Question

（14分）某科研小组设计出利用工业废酸（10%H₂SO₄）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

已知：298K时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，这是由于相同温度下：K_sp（CuS）        K_sp（ZnS）（选填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）你认为在除铁过程中选用下列物质中的    （填序号）作为试剂甲是比较合适的。
A．KMnO₄          B．HNO₃          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        范围之间。
（4）请写出加甲物质后，加入氨水控制调节溶液的pH下生成Fe（OH）₃反应的离子方程式                                                  。
（5）298K时，残留在乙溶液中的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，则乙的化学式是          。
（7）请写出“沉淀Zn²⁺”步骤中发生反应的化学方程式                        。

Answer 1

（1）＜       （2）C   （3）3．2~6．2
（4）Fe³⁺+3NH₃·H₂O ="==" Fe（OH）₃↓+3 NH₄⁺
（5）2．7×10^-20.4
（6）（NH₄）₂SO₄
（7）2ZnSO₄ +NH₄HCO₃ +3 NH₃·H₂O="=" Zn₂（OH）₂CO₃ ↓+2（NH₄）₂ SO₄ + H₂O

（1）ZnS和CuS均存在溶解平衡:ZnS（s）ZnS（aq）=Zn^2＋＋S^2－  CuS（s）CuS（aq）=Cu^2＋＋S^2－，当c(H⁺)增大的情况下，c(S^2－)减小的情况下，前者平衡正向移动，即离子积c(Zn^2＋)×c(S^2－)小于Ksp（ZnS），并且离子积c(Cu^2＋)×c(S^2－)大于Ksp（CuS），则Ksp（ZnS）较大
（2）从表格数据可知，在较低pH下Fe^3＋已经全部沉淀完全，但Fe^2＋与Zn^2＋沉淀的pH范围重合，故需要先用氧化剂将Fe^2＋氧化，再沉淀除去，为不引入杂质同时不能与加入的氨水反应，H₂O₂最合适：2Fe^2＋＋H₂O₂＋2H^＋=2Fe^3＋＋2H₂O
（3）由所给数据可知，为保证Fe^3＋沉淀完全，但Zn^2＋不能沉淀，可将pH控制在3．2~6．2之间
（4）Fe³⁺+3NH₃·H₂O ="==" Fe（OH）₃↓+3 NH₄⁺
（5）乙溶液中pH最小为6.2，c(OH^—)最小为10^—6.2mol/L，c（Fe^3＋）最大为=2．7×10^-20.4mol/L
（6）（NH₄）₂ SO₄
（7）由流程中参加反应的物质及生成物可知发生的反应为：2ZnSO₄ +NH₄HCO₃ +3 NH₃·H₂O="=" Zn₂（OH）₂CO₃ ↓+2（NH₄）₂ SO₄ + H₂O