题目内容

（15分）活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有重要应用，一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO的流程如下（已知：碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO）：

已知：几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

待沉淀离子

Fe2＋

Fe3＋

Zn2＋

Cu2＋

开始沉淀时pH

6.34

1.48

6.2

5.2

完全沉淀时pH

9.7

3.2

8.0

6.4

请问答下列问题：

⑴ 步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是       ，该步骤需控制溶液pH的范围是       。

⑵ A溶液中主要含有的溶质是       。

⑶ 碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应△H＞0，该反应能自发进行的原因是       。

⑷ 若经处理后的废水pH＝8，此时Zn2＋的浓度为       mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10-17）。

 

【答案】

（1）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O    3.2-5.2

（2）(NH4)2SO4 （3）该反应是一个△S＞0的反应  （4）0.78（每空3分，共15分）

【解析】（1）由于样品中含有氧化亚铁杂质，沉淀亚铜离子的pH大于沉淀锌离子的pH，所以必须利用双氧水氧化亚铜离子，转化为铁离子，然后沉淀，方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；该步骤的目的是沉淀铁离子，而不能沉淀铜离子，所以pH不能高于5.2，即范围是3.2～5.2。

（2）加入碳酸氢铵的目的是沉淀溶液中的锌离子，生成氢氧化锌，所以溶液中的主要溶质是硫酸铵。

（3）虽然反应是吸热反应，但熵值△S大于0，所以反应是可以自发的。

（4）pH＝8，则溶液中OH－浓度是10－6mol/L，所以根据溶度积常数可知，溶液中锌离子浓度是1.2×10-5mol/L，因此1L溶液中含有锌离子是1.2×10-5mol×65g/mol＝7.8×10-4g，即浓度是10.78mg/L。

 

练习册系列答案
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已知：几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表：
待沉淀离子 Fe2+ Fe3+ Zn2+ Cu2+
开始沉淀时pH 6.34 1.48 6.2 5.2
完全沉淀时pH 9.7 3.2 8.0 6.4
请问答下列问题：
（1）步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
，该步骤需控制溶液pH的范围是
3.2～5.2
3.2～5.2
．
（2）A溶液中主要含有的溶质是
（NH4）2SO4
（NH4）2SO4
．
（3）碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应△H＞0，该反应能自发进行的原因是△H
＞
＞
（选填“=”、“＞”、“＜”）0．
（4）若经处理后的废水pH=8，此时Zn2+的浓度为
0.78
0.78
mg/L（常温下，Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17）．
（2013?兰州一模）[化学--选修2  化学与技术]
活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业中有广泛的应用，一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO的流程如下：
已知：
（1）碱式碳酸锌（Zn2 （OH）2CO3）经焙烧可制得活性ZnO
（2）几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH如下表：
待沉淀离子 Fe2+ Fe3+ Zn2+ Cu2+
开始沉淀时pH 6.34 1.48 6.2 5.2
完全沉淀时pH 9.7 3.2 8.0 6.4
请问答下列问题：
（1）浸出过程中提高浸出效率可采用的措施有
将粗ZnO矿石粉碎或提高浸取温度或适当增加酸的浓度等
将粗ZnO矿石粉碎或提高浸取温度或适当增加酸的浓度等
（任答一条即可）．
（2）步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
，该步骤需控制溶液pH的范围是
3.2～5.2
3.2～5.2
．
（3）步骤B进行的操作名称是
沉降、过滤
沉降、过滤
．步骤C中加入锌粉的目的是
除去溶液中的Cu2+杂质
除去溶液中的Cu2+杂质
．
（4）A溶液中主要含有的溶质是
（NH4）2SO4
（NH4）2SO4
，生成碱式碳酸锌的离子反应的方程式为
2Zn2++4HCO3-═Zn2 （OH）2CO3↓+3CO2↑+H2O
2Zn2++4HCO3-═Zn2 （OH）2CO3↓+3CO2↑+H2O
．
活性ZnO在橡胶、塑料、涂料工业有重要应用，由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO流程如图：

（1）上述流程中，浸出用的是密度为1.5g/cm3，质量分数为60%H2SO4，则该H2SO4的物质的量浓度为
9.18mol/L
9.18mol/L
．（保留两位小数）
（2）已知：常温下Fe（OH）3的Ksp=4.0×10-38．上述流程H2SO4浸出后溶液中Fe3+的浓度为0.04mol/L，控制滤液的pH，加入H2O2后产生大量红褐色沉淀．
①滤液的pH至少为
2
2
时，溶液中Fe3+开始沉淀．
②若控制滤液的pH过大，可能导致的后果是
产生Cu（OH）2、Zn（OH）2沉淀
产生Cu（OH）2、Zn（OH）2沉淀
．
（3）A中主要含有的溶质是
（NH4）2SO4
（NH4）2SO4
．
（4）已知：制备活性ZnO，所焙烧的物质是碱式碳酸锌（可能含结晶水）．取碱式碳酸锌6.82g，溶于HCl生成CO2 448mL（标准状况下），溶解过程消耗HCl 0.12mol，试推测该碱式碳酸锌的化学式
Zn3（OH）4CO3?H2O
Zn3（OH）4CO3?H2O
．
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待沉淀离子 Fe2+ Fe3+ Zn2+ Cu2+
开始沉淀时pH 6.34 1.48 6.2 5.2
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请问答下列问题：
（1）步骤A加H2O2发生反应的离子方程式是
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
，该步骤需控制溶液pH的范围是
3.2～5.2
3.2～5.2
．
（2）A溶液中主要含有的溶质是
（NH4）2SO4
（NH4）2SO4
．
（3）若经处理后的废水pH=8，此时Zn2+的浓度为
0.78
0.78
mg/L（常温下，Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10-17）．
（4）步骤C中加Zn的目的是
将Cu2+还原为Cu从而除去Cu2+
将Cu2+还原为Cu从而除去Cu2+
．

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Fe2＋
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Zn2＋
Cu2＋
开始沉淀时pH
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1.48
6.2
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⑵ A溶液中主要含有的溶质是      。
⑶碱式碳酸锌经焙烧制得活性ZnO的反应△H＞0，该反应能自发进行的原因是      。
⑷若经处理后的废水pH＝8，此时Zn2＋的浓度为      mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10-17）。

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