Question

（14分））某科研小組設計出利用工業廢酸（10%H₂SO₄）來堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦制取活性ZnO的方案，實現廢物綜合利用，方案如下圖所示。

已知：298K時各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH如下表所示。

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2＋	6．34	9．7
Fe3＋	1．48	3．2
Zn2＋	6．2	8．0

請回答下列問題：
（1）氧化銅鋅礦中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS
不溶，這是由于相同溫度下：K_sp（CuS）        K_sp（ZnS）（選填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）你認為在除鐵過程中選用下列物質中的    （填序號）作為試劑甲是比較合適的。
A．KMnO₄          B．O₂           C．H₂O₂              D．Cl₂
（3）除鐵過程中加入氨水的目的是調節溶液的pH，pH應控制在        范圍之間。
（4）請寫出加甲物質后，加入氨水控制調節溶液的pH下生成Fe（OH）₃反應的離子方
程式                                                  。
（5）298K時，殘留在乙溶液中的c（Fe^3＋）在 __          mol/L以下。
[Fe（OH）₃的= 2．70×10^-39]
（6）乙的溶液可直接用作氮肥，則乙的化學式是          。
（7）請寫出“沉淀Zn²⁺”步驟中發生反應的化學方程式                        。

Answer 1

（14分）
（1）＜    （2分）
（2）B C   （2分）
（3）3．2~6．2   （2分）
（4）Fe³⁺+3NH₃·H₂O ="==" Fe（OH）₃↓+3 NH₄⁺     （2分）
（5）2．7×10^-21    （2分）
（6）（NH₄）₂SO₄   （2分）
（7）2ZnSO₄ +NH₄HCO₃ +3 NH₃·H₂O="=" Zn₂（OH）₂CO₃ ↓+2（NH₄）₂ SO₄ + H₂O （2分）

（1）在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，顯然K_sp（CuS）＜K_sp（ZnS）；
（2）除雜的同時不能引入新的雜技，所以A、D不可選，在H₂O₂和O₂的作用下，Fe²⁺被氧化為Fe³⁺離子。
（3）根據298K時各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH分析可知，要將Fe³⁺離子充分沉淀完全，而不能使Zn²⁺沉淀，pH應控制在3．2~6．2 范圍之間；
（4）NH₃·H₂O是弱堿，在書寫離子方程式時不能拆成離子的形式：
（5）Zn²⁺沉淀的pH應控制在8．0以上，所以，殘留在乙溶液中的c（Fe^3＋）≤2．7×10^-21 
（6）乙的溶液可直接用作氮肥主要是含有（NH₄）₂SO₄；
（7）2ZnSO₄ +NH₄HCO₃ +3 NH₃·H₂O="=" Zn₂（OH）₂CO₃ ↓+2（NH₄）₂ SO₄ + H₂O