Question

某科研小組設(shè)計(jì)出利用工業(yè)廢酸（10%的H₂SO₄溶液）來堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦的方案，實(shí)現(xiàn)廢物綜合利用，方案如圖所示．

已知：各離子開始沉淀及完全沉淀時(shí)的pH如下表所示：

離子	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.2
Zn2+	6.2	8.0

回答下列問題：
（1）氧化銅鋅礦中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，則相同溫度下：K_sp（CuS）

 

K_sp（ZnS）（選填“＞”“＜”或“=”之一）．
（2）①上述流程中溶液B中加入的物質(zhì)Y可用下列物質(zhì)中的

 

（填下列各項(xiàng)序號(hào)）．
a．KMnO₄b．H₂O₂            c．Cl₂
②溶液B中加入物質(zhì)Y后含有的金屬離子可能有Zn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺．檢驗(yàn)溶液中否含有Fe²⁺的最佳試劑為

 

（填下列各項(xiàng)序號(hào)）．
a．KMnO₄溶液    b．H₂O₂溶液   c．KSCN溶液
③含有Fe³⁺的物質(zhì)常用于凈水，其原理

 

是（用離子方程式表示）．在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)不能使酸性廢水中的懸浮物沉降而除去，其原因是

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)室中焙燒Zn₂（OH）₂CO₃制備ZnO時(shí)，除用到三腳架、泥三角、坩堝鉗外，還需下列儀器中的

 

（填下列各項(xiàng)序號(hào)）．
a．蒸發(fā)皿        b．燒杯      c．酒精燈     d．坩堝
（4）①除鐵過程中加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，pH應(yīng)控制

 

在范圍內(nèi)．
②溶液D的溶質(zhì)可直接用作氮肥，則其溶質(zhì)的化學(xué)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：利用工業(yè)廢酸（10%的H₂SO₄溶液）來堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦，氧化銅鋅礦中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，得到溶液A中含有Zn²⁺，Cu²⁺，加入足量X為Fe，反應(yīng)后過濾得到溶液B中含有Fe²⁺，Zn²⁺，加入氧化劑Y氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀過濾得到溶液C，溶液C中含有硫酸銨、硫酸鋅，在溶液C中加入碳酸鈉溶液生成Zn₂（OH）₂CO₃，焙燒得到氧化鋅；
（1）相同條件下，溶解度大的物質(zhì)先溶解；
（2）①考慮除雜過程不引入新的雜質(zhì)；
②檢驗(yàn)Fe²⁺離子的試劑依據(jù)選項(xiàng)可知選擇高錳酸鉀溶液，亞鐵離子具有還原性能還原高錳酸鉀使溶液褪色；
③含有Fe³⁺的物質(zhì)常用于凈水，利用的是鐵離子水解生成了氫氧化鐵膠體，膠體具有較大表面積具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用可以凈水；酸性溶液中水解被抑制不能形成氫氧化鐵膠體；
（3）灼燒固體需要在坩堝中進(jìn)行，需要的儀器為酒精燈、坩堝、泥三角、三腳架、坩堝鉗等；
（4）①PH的范圍應(yīng)是使鐵沉淀完全而鋅不沉淀；
②結(jié)合題給信息利用工業(yè)廢酸和氮肥考慮．

解答： 解：（1）相同條件下，溶解度大的物質(zhì)先溶解，因在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，則相同溫度下：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）；
故答案為：＜；
（2）①除鐵過程中加入Y和氨水，使亞鐵離子變成氫氧化鐵沉淀，故Y應(yīng)為氧化劑，考慮不引入新的雜質(zhì)，KMnO4會(huì)引入鉀離子和錳離子，氯氣會(huì)引入氯離子，應(yīng)選b，故答案為：b；
②檢驗(yàn)Fe²⁺離子的試劑依據(jù)選項(xiàng)可知選擇高錳酸鉀溶液，亞鐵離子具有還原性能還原高錳酸鉀使溶液褪色；
故答案為：a；
③含有Fe³⁺的物質(zhì)常用于凈水，利用的是鐵離子水解生成了氫氧化鐵膠體，離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；膠體具有較大表面積具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用可以凈水；在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)不能使酸性廢水中的懸浮物沉降而除去，其原因是酸性溶液中水解被抑制不能形成氫氧化鐵膠體；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；酸性環(huán)境中，H⁺抑制了鐵離子的水解，無法生成氫氧化鐵膠體；
（3）實(shí)驗(yàn)室中焙燒Zn₂（OH）₂CO₃制備ZnO時(shí)，除用到三腳架、泥三角、坩堝鉗外，還需儀器酒精燈和坩堝；
故答案為：c、d；
（4）①從圖表數(shù)據(jù)可知，鐵離子沉淀完全的PH為3.2，鋅離子開始沉淀的PH為6.2．故除鐵PH范圍為：3.2～6.2，；
答案為：3.2～6.2；
②因所用廢酸為硫酸，D又可作氮肥，所以D為（NH₄）₂SO₄；
故答案為：（NH₄）₂SO₄．

點(diǎn)評(píng)：本題屬于工藝流程圖方面題目，要搞清實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮皖}給信息，結(jié)合流程和題目設(shè)問正確解題，分析流程圖是關(guān)鍵，題目難度中等．