Question

【题目】用工业制立德粉后的铅锌废渣(主要成分为ZnO和PbSO4，杂质为含Si、Fe(III)、Cu、Cd等元素的化合物)为原料，制活性氧化锌和黄色颜料铅铬黄，工业流程如图所示：

已知常温下Ksp(PbSO4)=1.6×10-5，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。

(1)“碱浸”过程中PbSO4发生反应的离子方程式为_______________________________，气体A的化学式为_________________________。

(2)“酸浸”过程中，在常温下应控制pH不低于________________________________。

(3)“沉降I”中发生沉降反应的离子方程式为____________________________。

(4)滤液D中溶质的主要成分为________________。

(5)以1t含锌元素10％的铅锌废渣制得活性氧化锌113.4kg，依据以上数据能否计算出锌元素的回收率。若能，写出计算结果，若不能，请说明理由。___________________。

(6)常温下NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5；碳酸的电离常数：Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.6×10-11。该温度下某浓度的(NH4)2CO3溶液中c(NH4+)／c(NH3·H2O)=18。则溶液pH为__________________，c(HCO3-)／c(H2CO3)=____________________。

Answer 1

【答案】 PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq) CO2 3 2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O (NH4)2SO4 不能，除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率 8 44

【解析】铅锌废渣(主要成分为ZnO和PbSO4，杂质为含Si、Fe(III)、Cu、Cd等元素的化合物)为原料，加入氨水、碳酸铵进行“碱浸”，得到固体会含有PbCO3以及含有Si、Fe(III)的化合物，加入硝酸，生成气体二氧化碳，过滤得到的滤渣含有硅的化合物，氢氧化铁等；滤液C中含有硝酸铅、加入氢氧化钾以及重铬酸钾，可以得到PbCrO4固体；滤液A中含有Zn、Cu、Cd的化合物，加入足量的锌粉可除去Cu、Cd，滤液B主要含有锌的化合物，加入稀硫酸调节pH可得到Zn2(OH)2CO3，加热分解得到氧化锌，以此解答该题。

（1）已知：常温下Ksp(PbSO4)=1.6×10-5，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，所以“碱浸”过程中PbSO4发生反应的离子方程式为PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq)；“酸浸”后产生的气体为二氧化碳，化学式为CO2；正确答案：PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq)； CO2。

(2) “酸浸”过程中，若pH过低，酸性强，铁与酸反应生成的有关铁的化合物进入滤液中，再加碱时，会出现氢氧化铁沉淀，根据c(Fe3+)=1×10-5mol/L时，Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-38，c(OH-)=10-11mol/L，c(H+)=10-3 mol/L，pH=3，因此要想除去铁离子，在常温下应控制pH不低于3；正确答案：3。

(3)根据流程可知，Pb2+在碱性环境下与Cr2O72─反应生成PbCrO4，离子方程式为2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O；正确答案：2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O。

(4) 由图知滤液B中含有的离子为Zn2+ 、NH4+、 CO32-，加硫酸调节溶液的pH=6-6.5出现Zn2(OH)2CO3，滤液为(NH4)2SO4 ；正确答案：(NH4)2SO4。

(5) 除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率，所以结论为不能；正确答案：不能，除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率。

(6) 常温下NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5；则NH4+的水解平衡常数为1×10-14/1.8×10-5,溶液中存在：NH4++H2O=NH3·H2O+H+ 则c(NH3·H2O)×c(H+)/c(NH4+)=1×10-14/1.8×10-5,已知：c(NH4+)／c(NH3·H2O)=18，所以c(H+)=10-8mol/L，则溶液pH为8；溶液中存在HCO3-+H2O= H2CO3+OH-，碳酸的电离常数：Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.6×10-11；可知Kh2= c(H2CO3)×c(OH-)/c(HCO3-)=1×10-14/4.4×10-7，又因为c(OH-)=10-6mol/L,所以c(HCO3-)／c(H2CO3)=44；正确答案：8；44。