Question

1．以粗氧化锌粉（含FeO、Fe₂O₃、ZnS等）制取活性ZnO的工艺如下：
步骤1：以H₂SO₄浸出粗氧化锌，同时加入H₂O₂；
步骤2：过滤，调节滤液的pH；
步骤3：过滤，向滤液中加NH₄HCO₃，得碱式碳酸锌沉淀；
步骤4：过滤、洗涤、煅烧，得产品．
已知：离子沉淀的pH见下表．

离子	开始沉淀pH	沉淀完全pH
Fe2+	7.6	9.6
Fe3+	2.7	3.7
Zn2+	5.4	8.0

（1）加入H₂O₂时能浸出硫化锌，同时生成淡黄色固体，写出其化学方程式ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S．
（2）步骤2中调节溶液pH的范围是3.7～5.4．
（3）取洗涤、干燥后的碱式碳酸锌68.2g，充分灼烧后测得残留物质的质量为48.6g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得沉淀20g．计算碱式碳酸锌的组成（用化学式表示，写出计算过程）．ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

Answer 1

分析 粗氧化锌粉（含FeO、Fe₂O₃、ZnS等）加入稀硫酸溶解同时加入过氧化氢氧化，得到的溶液为硫酸锌、硫酸铁，过滤，调节溶液pH3.7～5.4，铁离子转化为Fe（ OH）₃沉淀，过滤分离，滤液中主要含有硫酸锌，向滤液中加NH₄HCO₃，得碱式碳酸锌沉淀，过滤、洗涤、煅烧，得产品，据此分析解答．

解答 解：（1）加入H₂O₂时能浸出硫化锌，同时生成淡黄色固体，由S生成，则化学方程式为：ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S；
故答案为：ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S；
（2）步骤2中调节溶液pH的目的是沉淀铁离子，不沉淀锌离子，由表可知，pH范围为：3.7～5.4；
故答案为：3.7～5.4；
（3）取洗涤、干燥后的碱式碳酸锌68.2g，充分灼烧后测得残留物质的质量为48.6g，则m（ZnO）=48.6g，n（ZnO）=$\frac{48.6g}{81g/mol}$=0.6mol，锌的质量为39g，
将所得气体通入足量澄清石灰水中，得沉淀20g，则m（碳酸钙）=20g，故n（碳酸根）=n（碳酸钙）=$\frac{20g}{100g/mol}$=0.2mol，
设氢氧根的物质的量为X，根据电荷守恒：0.6mol×2=0.2mol×2+X，
得氢氧根的物质的量为X=0.8mol，
碱式碳酸锌68.2 g减去锌的质量，碳酸根和氢氧根的质量，剩下的就为水的质量：68.2-39-0.2×60-0.8×17=3.6g，物质的量为0.2mol，
故碱式碳酸锌的组成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O；
答：碱式碳酸锌的组成为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

点评 本题考查物质的分离与提纯方法的综合应用及制备实验方案的设计，题目难度中等，涉及化学计算、氧化还原反应等知识，明确实验目的、实验原理为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．