Question

工业上用含锌物料（含FeO、CuO等杂质）制取活性ZnO的流程如下：

（1）上述流程中，浸出时用的是60% H₂SO₄（密度是1.5g/cm³），如配制100mL这种H₂SO₄溶液，则需要18.4mol?L^-1的浓硫酸

 

mL（保留一位小数）．
（2）加入氧化剂H₂O₂后，有Fe（OH）₃沉淀出现，没有Cu（OH）₂沉淀出现，若溶液中c（Fe³⁺）=2.6×10^-18mol?L^-1，则溶液中
c（Cu²⁺）的取值范围是

 

mol?L^-1．（已知K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）加入NH₄HCO₃后生成的沉淀是形态均为Zn_a（OH）_b（CO₃）_c的（a、b、c都是正整数）两种碱式碳酸锌A、B的混合物，若A中
a=5、b=6，则生成碱式碳酸锌A的化学方程式为

 

．
（4）取洗涤、烘干后的碱式碳酸锌A和B的混合物49.70g（其物质的量为0.10mol），高温焙烧完全分解得到37.26g ZnO、3.584L CO₂（标准状况）和水，试通过计算求出碱式碳酸锌B的化学式．

Answer 1

考点：配制一定物质的量浓度的溶液,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,复杂化学式的确定,制备实验方案的设计

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）根据浓硫酸稀释前后物质的量不变计算浓硫酸的体积；
（2）根据溶度积常数计算铜离子浓度；
（3）根据流程图知，碳酸氢铵和硫酸锌反应生成沉淀A和二氧化碳、水，根据元素守恒知还生成硫酸铵，据此写出反应方程式；
（4）根据混合物中氧化锌、二元化碳、水的物质的量及A的组成、原子守恒计算B中含有的原子及其个数，结合化合物中化合价的代数和为0确定锌的系数，从而确定B的化学式．

解答： 解：（1）稀硫酸的物质的量浓度=

1000ρw

M

=

1000×1.5×60%

98

mol/L=9.2mol/L，设浓硫酸的体积为x，
9.2mol/L×0.1L=18.4mol/L×x，x=

9.2mol/L×0.1L

18.4mol/L

=49.9mL，故答案为：49.9；
（2）当出现氢氧化铁沉淀时，溶液中c（OH^-）=

3	2.6×10-39 2.6×10-18

mol/L=1×10^-7 mol/L，溶液中c（Cu²⁺）≤

2.2×10-20

1×10-7×1×10-7

mol/L=2.2×10^-6mol/L，
故答案为：2.2×10^-6；
（3）Zn_a（OH）_b（CO₃）_c中a=5、b=6，根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，C=

2×5-6×1

2

=2，根据流程图知，碳酸氢铵和硫酸锌反应生成沉淀A和二氧化碳、水，根据元素守恒知还生成硫酸铵，所以该反应方程式为：5ZnSO₄+10NH₄HCO₃=Zn₅（OH）₆（CO₃）₂↓+5（NH₄）₂SO₄+8CO₂↑+2H₂O，
故答案为：5ZnSO₄+10NH₄HCO₃=Zn₅（OH）₆（CO₃）₂↓+5（NH₄）₂SO₄+8CO₂↑+2H₂O；
（4）依题意，氧化锌的物质的量=

37.26g

81g/mol

=0.46mol，二氧化碳的物质的量=

3.584L

22.4L/mol

=0.16mol，水的物质的量=

49.70g-37.26g-0.16mol×44g/mol

18g/mol

=0.3mol，根据原子守恒知，1mol混合物中含有4.6mol锌、1.6olC、6molH；
根据A的化学式知，1molA中含有6molH、2molC，则1molB中含有6molH、1molC，所以B的化学式可以表示为
Zn_x（OH）₆CO₃，再根据化合价的代数和为0，得x=4，所以B的化学式为：Zn₄（OH）₆CO₃，故答案为：Zn₄（OH）₆CO₃．

点评：本题考查一定物质的量浓度溶液的配制、溶度积常数的有关计算、化学式的确定等知识点，会根据元素守恒及化合物中化合价的代数和为0确定化学式，难度较大．