Question

13．某科研小组设计出利用工业废酸（l0%）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，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+	6.34	9.7
Fe3+	1.48	3.2
Zn2+	6.2	8.0

请回答下列问题：
（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：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）（选填“＞”“＜”或“=”）．
（2）物质A可使用下列物质中的BC．
A．KMnO₄    B．O₂    C．H₂O₂    D．Cl₂
（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在3.2～6.2范围之间．
（4）物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是（NH₄）₂SO₄．
（5）除铁后得到的Fe（OH）₃可用KClO溶液在碱性环境下将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂--K₂FeO₄，写出该反应的离子方程式2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 氧化铜锌矿先用稀硫酸溶解，然后向所得溶液中加入铁粉将铜置换出来，加氧化剂A将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加氨水调节溶液的PH，将其除去，再用碳酸氢铵洗涤溶液，得到溶解度较小的碱式碳酸锌，最后焙烧得到氧化锌，
（1）相同条件下，溶解度大的物质先溶解；
（2）考虑除杂过程不引入新的杂质；
（3）PH的范围应是使铁沉淀完全而锌不沉淀；
（4）结合题给信息利用工业废酸和氮肥考虑；
（5）从题给信息写出反应物和生成物，配平即可．

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：K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS），故答案为：＜；
（2）除铁过程中加入A和氨水，使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀，故A应为氧化剂，考虑不引入新的杂质，应选BC，故答案为：BC；
（3）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，则除铁PH范围为：3.2～6.2，故答案为：3.2～6.2；
（4）因所用废酸为硫酸，B又可作氮肥，所以B为NH₄）₂SO₄，故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（5）由题给信息可知，反应物为2Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-，生成物之一为FeO₄^2-，因铁在反应中化合价升高，故氯的化合价降低，故另一产物为Cl^-，根据元素守恒，还有水是产物．根据化合价升降法配平此方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

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，本题难度中等．