Question

工業上用含鋅物料(含FeO、CuO等雜質)可制得活性ZnO，流程如下：

(1)上述流程中，浸出用的是60%H2SO4(1.5 g·cm－3)，配制這種H2SO4 100 mL需要18.4 mol·L－1的濃H2SO4________ mL(保留一位小數)。

(2)加入氧化劑H2O2后，有Fe(OH)3沉淀出現，沒有Cu(OH)2沉淀出現，若溶液中c(Fe3＋)＝2.6×10－18 mol·L－1，則溶液中c(Cu2＋)的取值范圍是________mol·L－1。(已知Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，

Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)

(3)加入NH4HCO3后生成的沉淀是形態均為Zna(OH)b(CO3)c(a、b、c為正整數)的兩種堿式碳酸鋅A和B的混合物，A中a＝5、b＝6，則生成堿式碳酸鋅A的化學方程式為__________________________________________________。

(4)取洗滌、烘干后的堿式碳酸鋅A和B的混合物49.70 g，其物質的量為0.10 mol，高溫焙燒完全分解得到37.26 g ZnO、3.584 L CO2(標準狀況下)和水，通過計算求出堿式碳酸鋅B的化學式。

 

Answer 1

(1)49.9(50.0也給分) (2)≤2.2×10－6

(3)5ZnSO4＋10NH4HCO3=Zn5(OH)6(CO3)2↓＋5(NH4)2SO4＋8CO2↑＋2H2O

(4)由題意0.1 mol混合物完全分解得到ZnO、CO2、H2O的物質的量分別為0.46 mol、0.16 mol、0.3 mol

可知1 mol混合物中平均含4.6 mol Zn、1.6 mol C、6 mol H，又知1 mol A中含H為6 mol、含C為2 mol，則1 mol B中含H為6 mol、含C為1 mol；所以B的化學式可以表示為Znx(OH)6CO3，由化合價代數和為零得出x＝4，即B的化學式為Zn4(OH)6CO3(其他合理解法均可)

【解析】(1)V＝100 mL×1.5 g·mL－1×60%÷98 g·mol－1÷18.4 mol·L－1×1 000 mL·L－1≈49.9 mL。

根據溶液中有Fe(OH)3沉淀出現，有c3(OH－)×c(Fe3＋)＝Ksp[Fe(OH)3]，將Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，c(Fe3＋)＝2.6×10－18 mol·L－1代入上式得，c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1；再根據溶液中沒有Cu(OH)2沉淀出現，有c2(OH－)×

c(Cu2＋)≤Ksp[Cu(OH)2]，將Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，c(OH－)＝1×10－7

mol·L－1代入上式得，c(Cu2＋)≤2.2×10－6 mol·L－1。

(3)由于A中a＝5、b＝6,2a＝b＋2c(電荷守恒)，解得c＝2，由此確定A的化學式為Zn5(OH)6(CO3)2；再從流程圖中知，加入NH4HCO3所發生的反應中反應物還有ZnSO4，生成物有Zn5(OH)6(CO3)2、CO2、H2O，還有(NH4)2SO4，最后根據觀察法將反應化學方程式配平。