Question

8．某科研小组设计出利用工业废酸（稀H₂SO₄）来浸取某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，方案如图所示．

已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示．

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.7
Zn2+	6.2	8.0

请回答下列问题：
（1）在“酸浸”步骤中，为提高浸出速率，除通入空气搅拌外，还可采取的措施是适当升高温度（或增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎等）
（2）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp（CuS）＜（填“＞”“＜”或“=”）K_sp（ZnS）．
（3）物质A最好使用下列物质中的B．
A．KMnO₄　　 B．空气　　　C．HNO₃　　　D．NaClO
（4）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在3.2～6.2范围之间．
（5）物质B是可直接用作氮肥的正盐，则B的化学式是（NH₄）₂SO₄．
（6）除铁后得到的Fe（OH）₃可用KClO溶液在碱性环境将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂--K₂FeO₄，写出该反应的离子方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 氧化铜锌矿经废酸浸取后过滤，可得到硫酸铜、硫酸锌溶液；向酸浸液中加铁可还原出铜，经过滤可得铜和硫酸亚铁、硫酸锌的混合液；然后加入A和氨水，将亚铁转化为氢氧化铁沉淀而除去；后向滤液中加氨水等将锌离子转化为Zn₂（OH）₂CO₃，最后焙烧，Zn₂（OH）₂CO₃受热分解得到氧化锌，
（1）影响化学反应速率的因素有：温度、浓度、固体表面积等；
（2）相同条件下，溶解度大的物质先溶解；
（3）所用试剂能除去杂质，但不能引入新的杂质；
（4）PH的范围应使铁完全沉淀而锌不沉淀；
（5）结合题给信息利用工业废酸和氮肥考虑；
（6）从题给信息写出反应物和生成物，配平即可．

解答 解：（1）影响化学反应速率的因素有多种，要提高氧化铜锌矿的酸浸速率，可采取的措施还有升高温度（增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎--增大表面积等），
故答案为：适当升高温度（或增大酸浓度、将氧化铜锌矿粉碎等）；
（2）相同条件下，溶解度大的物质先溶解；因在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS），
故答案为：＜；
（3）除铁过程中加入A和氨水，使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀，故A应为氧化剂，且考虑加入A不引入新的杂质．除空气外，其他试剂均可引入新的杂质，
故答案为：B；
（4）从图表数据可知，铁离子沉淀完全的PH为3.2，锌离子开始沉淀的PH为6.2．故除铁PH范围为：3.2～6.2，
故答案为：3.2～6.2；
（5）因所用废酸为硫酸，B又可作氮肥，所以B为（NH₄）₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（6）由题给信息可知，反应物为2Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-，生成物之一为FeO₄^2-，因铁在反应中化合价升高，故氯元素的化合价降低，则另一产物为Cl^-，根据元素、电子、电荷守恒配平（可知产物还有水），则方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

点评 本题属于化学工艺流程方面的题目．要搞清实验目的和题给信息，结合流程和题目设问正确解题，综合性较强．