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高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素.从烟尘中提取硫酸锌,可以变废为宝,减少其对环境的危害.下图是用高炉烟尘制取硫酸锌的工业流程.已知:①20℃时,0.1mol.L-1的金
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高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素.从烟尘中提取硫酸锌,可以变废为宝,减少其对环境的危害.下图是用高炉烟尘制取硫酸锌的工业流程.
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已知:
①20℃时,0.1mol.L-1的金属离子沉淀时的pH
②过二硫酸铵是一种强氧化剂.
③ZnSO4+4NH3═[Zn(NH3)4]SO4,[Zn(NH3)4]SO4易溶于水.
回答下列问题:
(1)为提高烟尘中金属离子的浸出率,除了适度增加硫酸浓度外,还可以采取什么措施?(举出1种)___.
(2)上述流程测得溶液pH=5.0,此处可以选择的测量仪器是___.
(3)加入MnO2的目的是___.
(4)写出过二硫酸铵把硫酸锰(MnSO4)氧化的化学方程式___.
(5)写出还原过程发生的主要反应的离子方程式___.
(6)操作甲中为使锌离子完全沉淀,添加的最佳试剂是___
A.锌粉 B.氨水 C.( NH4)2CO3 D.NaOH
(7)若pH=5.0时,溶液中的Cu2+尚未开始沉淀,求溶液中允许的Cu2+浓度的最大值___.
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已知:
①20℃时,0.1mol.L-1的金属离子沉淀时的pH
pH | Fe3+ | Zn2+ | Mn2+ | Cu2+ |
开始沉淀 | 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 | / |
③ZnSO4+4NH3═[Zn(NH3)4]SO4,[Zn(NH3)4]SO4易溶于水.
回答下列问题:
(1)为提高烟尘中金属离子的浸出率,除了适度增加硫酸浓度外,还可以采取什么措施?(举出1种)___.
(2)上述流程测得溶液pH=5.0,此处可以选择的测量仪器是___.
(3)加入MnO2的目的是___.
(4)写出过二硫酸铵把硫酸锰(MnSO4)氧化的化学方程式___.
(5)写出还原过程发生的主要反应的离子方程式___.
(6)操作甲中为使锌离子完全沉淀,添加的最佳试剂是___
A.锌粉 B.氨水 C.( NH4)2CO3 D.NaOH
(7)若pH=5.0时,溶液中的Cu2+尚未开始沉淀,求溶液中允许的Cu2+浓度的最大值___.
▼优质解答
答案和解析
高炉炼铁的烟尘中主要含有锌、铁、铜等金属元素,用硫酸酸浸,过滤得到滤液中含有锌离子、亚铁离子、铜离子等,用二氧化锰氧化亚铁离子生成铁离子,再加氨水调节pH值使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤除去,用过二硫酸铵除去锰离子,再加入足量的锌除去铜离子,得到硫酸铵、硫酸锌的混合溶液,在溶液中加足量的( NH4)2CO3 使锌离子完全沉淀,过滤分离后用硫酸溶解得到硫酸锌,
(1)升高温度、搅拦、增加浸出时间等可以提高烟尘中金属离子的浸出率,
故答案为:升高温度;
(2)测得溶液pH=5.0,可以选用pH计测定,
故答案为:pH计;
(3)加入MnO2可以将亚铁离子氧化成铁离子,通过调节溶液pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+;
(4)过二硫酸铵和硫酸锰反应生成二氧化锰、硫酸铵、硫酸,反应的化学方程式为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4,
故答案为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4;
(5)还原过程中锌置换出铜,反应的离子方程式为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu,
故答案为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu;
(6)由于在前面的步骤中已经加过锌,所以锌不能使锌离子完全沉淀,氨水与锌离子形成配合离子溶于水,氢氧化钠会引入新杂质,所以要使锌离子完全沉淀,只能用碳酸铵,
故答案为:C;
(7)根据0.1mol.L-1Cu2+开始沉淀时pH=4.7,可知Ksp[Cu(OH)2]=0.1×(10-9.3)2=10-19.6,根据Ksp可知pH=5.0时,所以溶液中的Cu2+浓度的最大值为:
mol/L=10-1.6mol/L,
故答案为:10-1.6mol/L.
(1)升高温度、搅拦、增加浸出时间等可以提高烟尘中金属离子的浸出率,
故答案为:升高温度;
(2)测得溶液pH=5.0,可以选用pH计测定,
故答案为:pH计;
(3)加入MnO2可以将亚铁离子氧化成铁离子,通过调节溶液pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去,
故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+;
(4)过二硫酸铵和硫酸锰反应生成二氧化锰、硫酸铵、硫酸,反应的化学方程式为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4,
故答案为:MnSO4+(NH4)2S2O8+2H2O=MnO2+(NH4)2SO4+2H2SO4;
(5)还原过程中锌置换出铜,反应的离子方程式为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu,
故答案为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu;
(6)由于在前面的步骤中已经加过锌,所以锌不能使锌离子完全沉淀,氨水与锌离子形成配合离子溶于水,氢氧化钠会引入新杂质,所以要使锌离子完全沉淀,只能用碳酸铵,
故答案为:C;
(7)根据0.1mol.L-1Cu2+开始沉淀时pH=4.7,可知Ksp[Cu(OH)2]=0.1×(10-9.3)2=10-19.6,根据Ksp可知pH=5.0时,所以溶液中的Cu2+浓度的最大值为:
10-19.6 |
(10-9)2 |
故答案为:10-1.6mol/L.
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