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：
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 ．
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 | 3.2 |
| Zn2+ | 6.2 | 8.0 |
（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）
（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
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
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
（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
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
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．
（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．
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．
练习册系列答案
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