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由于金属锌本身的价值不高,在我国工业锌废料的回收利用率比较低.某课题组研究利用含少量铜、铁的粗锌制备硫酸锌及相关物质的资源综合利用,其工艺流程图(图中加入的物质均为足
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由于金属锌本身的价值不高,在我国工业锌废料的回收利用率比较低.某课题组研究利用含少量铜、铁的粗锌制备硫酸锌及相关物质的资源综合利用,其工艺流程图(图中加入的物质均为足量)及有关数据如下:
请回答下列问题:
(1)固体A的主要成分是___;加入固体B的主要作用是___.
(2)粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为___.
(3)若溶液II中c(Cu2+)为0.05mol•L-1,则溶液II的pH≤___.
(4)若B是Zn,取8.320gC完全溶解于500mL 1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL气体,再向所得溶液中加入NaOH溶液至刚好生成沉淀最多,此时所得沉淀质量(m)的取值范围是___;若B是另一种物质,取部分C于试管中,加入盐酸后产生了有臭鸡蛋味气体,则该反应的离子方程式为___.
(5)溶液III还可以与(NH4)2S溶液反应制备ZnS,实际生产中选用(NH4)2S溶液而不是Na2S溶液作为反应物,是因为后者制得的ZnS中会含有较多的___杂质.
物质 | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 | CuS | ZnS |
Ksp | 4.0×10-38 | 5.0×10-20 | 2.0×10-16 | 8.5×10-45 | 1.2×10-23 |
(1)固体A的主要成分是___;加入固体B的主要作用是___.
(2)粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为___.
(3)若溶液II中c(Cu2+)为0.05mol•L-1,则溶液II的pH≤___.
(4)若B是Zn,取8.320gC完全溶解于500mL 1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL气体,再向所得溶液中加入NaOH溶液至刚好生成沉淀最多,此时所得沉淀质量(m)的取值范围是___;若B是另一种物质,取部分C于试管中,加入盐酸后产生了有臭鸡蛋味气体,则该反应的离子方程式为___.
(5)溶液III还可以与(NH4)2S溶液反应制备ZnS,实际生产中选用(NH4)2S溶液而不是Na2S溶液作为反应物,是因为后者制得的ZnS中会含有较多的___杂质.
▼优质解答
答案和解析
利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌:粗铜中铜、铁和硫酸、硝酸反应,生成铜离子、铁离子,根据Ksp可知,氢氧化铜比氢氧化锌更难溶,向溶液中加入Zn(OH)2,得到沉淀A为Fe(OH)3,加入足量固体B,因B不同沉淀C成分不同,但滤液Ⅲ为硫酸锌溶液,制备七水合硫酸锌,防止结晶水失水,需冷却结晶,过滤、洗涤、干燥,即得到较纯净的硫酸锌晶体,
(1)由以上分析可知固体A的主要成分是Fe(OH)3,固体B可为氢氧化铜、氧化铜、硫化锌或锌等,用于除去溶液Ⅱ中的Cu2+,
故答案为:Fe(OH)3;除去溶液Ⅱ中的Cu2+;
(2)粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)若溶液Ⅱ中c(Cu2+)为0.05mol•L-1,由Ksp=5.0×10-20可知,c(OH-)=
mol/L=1.0×10-9mol/L,则c(H+)=1.0×10-5mol/L,
所以pH≤5,
故答案为:5;
(4)若B是Zn,则固体C为Zn和Cu的混合物,取8.320gC完全溶解于500mL1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL气体,即n(NO)=
=0.1mol,转移0.3mol电子,由关系式Zn、Cu~2e-~Zn2+、Cu2+~2OH-~Cu(OH)2、Zn(OH)2可知,总质量为8.320g+0.3mol×17g/mol=13.42g,若固体B是另一种物质,取部分固体C于试管中,加入足量的盐酸,有臭鸡蛋气味的气体产生,气体为硫化氢,该实验为制备硫酸锌,则B应为ZnS,固体C中含有ZnS和CuS,和盐酸反应生成硫化氢的物质为硫化锌,反应为:ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+,
故答案为:13.42;ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+;
(5)Na2S在溶液中水解显碱性,所以制得的ZnS中会含有较多的Zn(OH)2;
故答案为:Zn(OH)2.
(1)由以上分析可知固体A的主要成分是Fe(OH)3,固体B可为氢氧化铜、氧化铜、硫化锌或锌等,用于除去溶液Ⅱ中的Cu2+,
故答案为:Fe(OH)3;除去溶液Ⅱ中的Cu2+;
(2)粗锌中的铜与稀混酸溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)若溶液Ⅱ中c(Cu2+)为0.05mol•L-1,由Ksp=5.0×10-20可知,c(OH-)=
|
所以pH≤5,
故答案为:5;
(4)若B是Zn,则固体C为Zn和Cu的混合物,取8.320gC完全溶解于500mL1mol•L-1稀硝酸中,共收集到2240mL气体,即n(NO)=
2.24L |
22.4L/mol |
故答案为:13.42;ZnS+2H+=H2S↑+Zn2+;
(5)Na2S在溶液中水解显碱性,所以制得的ZnS中会含有较多的Zn(OH)2;
故答案为:Zn(OH)2.
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