Question

（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe₂O₃、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：

请回答下列问题。
（1）酸浸时FeO与稀HNO₃反应的离子方程式                                  。
（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是     。
（3）流程中加入ZnO调pH的目的是                                   。
（4）滤渣2中的成分是        。
（5）已知ZnS的溶度积K_sp＝1.6×10^－24，溶液中Zn²⁺浓度为0.01mol·L^-1，则溶液中S^2—浓度大于     mol·L^一1，才生成ZnS沉淀。
（6）试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级                 。

Answer 1

（1）3FeO+10H⁺+NO₃^—=3Fe³⁺+NO+5H₂O   （2分）
（2）空气（或O₂）                      （2分）
（3）除去溶液中的Fe³⁺                   （2分）
（4）Cu、Zn                            （2分）
（5）1.6×10^—22                         （2分）
(6)取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。                    （2分）

试题分析：（1）HNO₃把FeO氧化为Fe³⁺，HNO₃被还原为NO，配平可得离子方程式：3FeO+10H⁺+NO₃^—=3Fe³⁺+NO+5H₂O
（2）NO与O₂、H₂O反应可生成HNO₃，实现尾气循环利用，所以X气体为空气（或O₂）。
（3）加入硝酸后，与Fe₂O₃、FeO反应生成Fe³⁺，流程中加入ZnO调pH可使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，所以加入ZnO调pH的目的是除去溶液中的Fe³⁺ 
（4）加入Zn后，Zn与Cu²⁺反应生成Cu，所以滤渣2中的成分是Cu、Zn
（5）c（S²?）= K_sp÷c（Zn²⁺）=1.6×10^－24÷0.01=1.6×10^—22mol?L?¹，所以溶液中S^2—浓度大于1.6×10^—22mol?L?¹，才生成ZnS沉淀。
（6）纳米级颗粒与水混合可形成胶体，具有丁达尔效应，所以实验方案为：取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。_sp的计算。