题目内容

某科研小组设计出利用工业废酸(10%的H2SO4溶液)来堆浸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+6.349.7
Fe3+1.483.2
Zn2+6.28.0
回答下列问题:
(1)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:Ksp(CuS)
 
Ksp(ZnS)(选填“>”“<”或“=”之一).
(2)①上述流程中溶液B中加入的物质Y可用下列物质中的
 
(填下列各项序号).
a.KMnO4b.H2O2            c.Cl2
②溶液B中加入物质Y后含有的金属离子可能有Zn2+、Fe2+、Fe3+.检验溶液中否含有Fe2+的最佳试剂为
 
(填下列各项序号).
a.KMnO4溶液    b.H2O2溶液   c.KSCN溶液
③含有Fe3+的物质常用于净水,其原理
 
是(用离子方程式表示).在使用时发现该物质不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去,其原因是
 
.
(3)实验室中焙烧Zn2(OH)2CO3制备ZnO时,除用到三脚架、泥三角、坩埚钳外,还需下列仪器中的
 
(填下列各项序号).
a.蒸发皿        b.烧杯      c.酒精灯     d.坩埚
(4)①除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制
 
在范围内.
②溶液D的溶质可直接用作氮肥,则其溶质的化学式是
 
.
考点:金属的回收与环境、资源保护,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题:实验题,电离平衡与溶液的pH专题
分析:利用工业废酸(10%的H2SO4溶液)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿,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,得到溶液A中含有Zn2+,Cu2+,加入足量X为Fe,反应后过滤得到溶液B中含有Fe2+,Zn2+,加入氧化剂Y氧化亚铁离子为铁离子,加入氨水调节溶液PH使铁离子全部沉淀过滤得到溶液C,溶液C中含有硫酸铵、硫酸锌,在溶液C中加入碳酸钠溶液生成Zn2(OH)2CO3,焙烧得到氧化锌;
(1)相同条件下,溶解度大的物质先溶解;
(2)①考虑除杂过程不引入新的杂质;
②检验Fe2+离子的试剂依据选项可知选择高锰酸钾溶液,亚铁离子具有还原性能还原高锰酸钾使溶液褪色;
③含有Fe3+的物质常用于净水,利用的是铁离子水解生成了氢氧化铁胶体,胶体具有较大表面积具有吸附悬浮杂质的作用可以净水;酸性溶液中水解被抑制不能形成氢氧化铁胶体;
(3)灼烧固体需要在坩埚中进行,需要的仪器为酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架、坩埚钳等;
(4)①PH的范围应是使铁沉淀完全而锌不沉淀;
②结合题给信息利用工业废酸和氮肥考虑.
解答: 解:(1)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:Ksp(CuS)<Ksp(ZnS);
故答案为:<;
(2)①除铁过程中加入Y和氨水,使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀,故Y应为氧化剂,考虑不引入新的杂质,KMnO4会引入钾离子和锰离子,氯气会引入氯离子,应选b,故答案为:b;
②检验Fe2+离子的试剂依据选项可知选择高锰酸钾溶液,亚铁离子具有还原性能还原高锰酸钾使溶液褪色;
故答案为:a;
③含有Fe3+的物质常用于净水,利用的是铁离子水解生成了氢氧化铁胶体,离子方程式为:Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+;胶体具有较大表面积具有吸附悬浮杂质的作用可以净水;在使用时发现该物质不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去,其原因是酸性溶液中水解被抑制不能形成氢氧化铁胶体;
故答案为:Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+;酸性环境中,H+抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体;
(3)实验室中焙烧Zn2(OH)2CO3制备ZnO时,除用到三脚架、泥三角、坩埚钳外,还需仪器酒精灯和坩埚;
故答案为:c、d;
(4)①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,;
答案为:3.2~6.2;
②因所用废酸为硫酸,D又可作氮肥,所以D为(NH4)2SO4;
故答案为:(NH4)2SO4.
点评:本题属于工艺流程图方面题目,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,分析流程图是关键,题目难度中等.
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