题目内容

【题目】铜转炉烟灰主要含有Zn［还有少量的Fe(+2价)、Pb、Cu、As等元素］的硫酸盐和氧化物，少量为砷酸盐。制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。请回答以下问题：

己知：活性炭净化主要是除去有机杂质。

(1)写出氯化铵的电子式___，“净化”过程属于___(填“物理”、“化学”)变化。

(2)在反应温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图，则氯化铵适宜的浓度为___mol·L-1。若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为___。

(3)滴加KMnO4溶液有MnO2生成，目的是除___元素，除杂3是置换除杂过程，则试剂a是___，“滤渣Ⅲ”的主要成分为___(填化学式)。

(4)写出“沉锌”时发生反应的离子方程式___，此过程中可以循环利用的副产品是___。

(5)取mg活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3、4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用amolL-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL。己知：与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，则样品中氧化锌的质量分数为___(用代数式表示)。

【答案】 物理 4 ZnO+2NH+2NH3H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O Fe Zn Cu(Zn) 2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O NH4Cl ×100%或%

【解析】

首先利用氯化铵和氨水浸取铜转炉烟灰，Pb元素转化为Pb(OH)Cl沉淀除去，Zn、Fe、Cu、As等元素进入溶液，加入氯化铁As元素转化为FeAsO4沉淀除去，加入硫酸酸化的高锰酸钾，Fe元素全部被氧化成Fe3+，调节pH使Fe元素转化为沉淀除去；此时还有Cu元素会影响后续减少碳酸锌的纯度，所以试剂a应除去铜元素，为了不引入新的杂质，可以加入过量的Zn单质置换出铜，从而将其除去；再加入活性炭净化；之后加入碳酸氢铵将Zn元素转化为碱式碳酸锌，煅烧后得到氧化锌。

(1)氯化铵由铵根和氯离子构成，电子式为；活性炭吸附有机杂质达到净化的目的，没有新物质生成，属于物理变化；

(2)浸取过程中需要使Zn元素尽可能多的进入溶液，而杂质离子要尽量少的进入溶液，同时为了加快反应速率，需要氯化铵的浓度尽量大一些，观察题图，可知当氯化铵的浓度为4mol/L时，一方面锌元素的浸出率已经接近100%，氯化铵的浓度也较大，另一方面若浓度再高，铅元素将进入溶液，所以最适宜的浓度为4mol/L；

反应物有ZnO、氯化铵、一水合氨，产物有[Zn(NH3)4]2+，根据元素守恒可得离子方程式为ZnO+2NH+2NH3H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O；

(3)滴加KMnO4溶液可将Fe2+氧化为Fe3+，再调节pH值除去，所以目的是除去Fe元素；根据分析可知试剂a为Zn，滤渣Ⅲ主要有置换出来的Cu和未反应的Zn；

(4)溶液中有大量锌离子，加入碳酸氢铵后产生Zn2(OH)2CO3，说明碳酸氢根电离出的碳酸根和锌离子、氢氧根结合生成碱式碳酸锌沉淀，促进碳酸氢根的电离，电离出的氢离子又和碳酸氢根结合生成二氧化碳和水，所以离子方程式为2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O；根据前序步骤添加的物质，以及此过程发生的反应可知，此时溶液中的主要成分为氯化铵和少量硫酸按，氯化铵可以循环使用；

(5)用amolL-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL，与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，所以m(ZnO)= aV×0.08139g，质量分数为×100%或%。

练习册系列答案
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容器

编号

起始时各物质物质的量/mol

达平衡时体系能量的变化

A

B

C

①

2

1

0

放热 0.75QkJ

②

0.4

0.2

1.6

下列叙述中正确的是（ ）

A. 容器①、②中反应的平衡常数均为4

B. 容器②中达到平衡时放出的热量为0.05QkJ

C. 向容器①中通入氦气，平衡时A的转化率不变

D. 其他条件不变，若容器②保持恒容绝热，则达到平衡时C的体积分数小于2/3

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(2)实验用品：电极(______、______)、稀硫酸、______、________、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。

(3)实验装置如图。

(4)原电池设计及注意的问题：

①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量；

②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了________反应；

③铜钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了_________反应。

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选项

现象

原因或结论

A

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MnO2降低了反应所需的活化能

B

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A非气体、x＝1

C

将盛有NO2气体的密闭容器浸泡在热水中，容器内气体颜色变深

2NO2（g）N2O4（g）△H<0，平衡向生成NO2方向移动

D

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增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动

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