Question

【題目】高爐煉鐵的煙塵中主要含有鋅、鐵、銅等金屬元素。從煙塵中提取硫酸鋅，可以變廢為寶，減少其對環(huán)境的危害。下圖是用高爐煙塵制取硫酸鋅的工業(yè)流程。

已知：

①20℃時，0.1mol．L-1的金屬離子沉淀時的pH

pH	Fe3+	Zn2+	Mn2+	Cu2+
開始沉淀	1.9	6.0	8.1	4.7
沉淀完全	3.7	8.0	10.1	6.7
沉淀溶解	不溶解	10.5	不溶解	/

②過二硫酸銨是一種強氧化劑。

③ZnSO4+4NH3═[Zn（NH3）4]SO4，[Zn（NH3）4]SO4易溶于水。

回答下列問題：

（1）為提高煙塵中金屬離子的浸出率，除了適度增加硫酸濃度外，還可以采取什么措施？（舉出1種）_____________。

（2）上述流程測得溶液pH=5.0，此處可以選擇的測量儀器是_____________。

（3）加入MnO2的目的是_____________。

（4）寫出過二硫酸銨把硫酸錳（MnSO4）氧化的化學方程式_____________。

（5）寫出還原過程發(fā)生的主要反應的離子方程式_____________。

（6）操作甲中為使鋅離子完全沉淀，添加的最佳試劑是_____________

A．鋅粉 B．氨水 C．（ NH4）2CO3 D． NaOH

（7）若pH=5.0時，溶液中的Cu2+尚未開始沉淀，求溶液中允許的Cu2+濃度的最大值_____________。

Answer 1

【答案】（1）增大硫酸濃度/升高溫度/邊加硫酸邊攪攔/增加浸出時間等；

（2）pH計（或者酸度計或試紙）；（3）將Fe2+氧化成Fe3+；

（4）MnSO4+（NH4）2S2O8+2H2O=MnO2+（NH4）2SO4+2H2SO4；

（5）Zn+Cu2+=Zn2++Cu；（6）C；（7）10-1.6mol/L

【解析】

試題分析：高爐煉鐵的煙塵中主要含有鋅、鐵、銅等金屬元素，用硫酸酸浸，過濾得到濾液中含有鋅離子、亞鐵離子、銅離子等，用二氧化錳氧化亞鐵離子生成鐵離子，再加氨水調(diào)節(jié)pH值使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾除去，用過二硫酸銨除去錳離子，再加入足量的鋅除去銅離子，得到硫酸銨、硫酸鋅的混合溶液，在溶液中加足量的（ NH4）2CO3 使鋅離子完全沉淀，過濾分離后用硫酸溶解得到硫酸鋅。

（1）升高溫度、攪攔、增加浸出時間等可以提高煙塵中金屬離子的浸出率，故答案為：升高溫度；

（2）測量溶液pH可以用pH計，故答案為：pH計；

（3）加入MnO2可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，通過調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，故答案為：將Fe2+氧化成Fe3+；

（4）過二硫酸銨和硫酸錳反應生成二氧化錳、硫酸銨、硫酸，反應的化學方程式為MnSO4+（NH4）2S2O8+2H2O=MnO2+（NH4）2SO4+2H2SO4，故答案為：MnSO4+（NH4）2S2O8+2H2O=MnO2+（NH4）2SO4+2H2SO4；

（5）還原過程中鋅置換出銅，反應的離子方程式為：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故答案為：Zn+Cu2+=Zn2++Cu；（6）由于在前面的步驟中已經(jīng)加過鋅，所以鋅不能使鋅離子完全沉淀，氨水與鋅離子形成配合離子溶于水，氫氧化鈉會引入新雜質(zhì)，所以要使鋅離子完全沉淀，只能用碳酸銨，故選C；

（7）根據(jù)0.1mol．L-1Cu2+開始沉淀時pH=4.7，可知Ksp[Cu（OH）2]=0.1×（10-9.3）2=10-19.6，根據(jù)Ksp可知pH=5.0時，所以溶液中的Cu2+濃度的最大值為mol/L=10-1.6mol/L，故答案為：10-1.6mol/L。