Question

工業(yè)上用含鋅物料（含F(xiàn)eO、CuO等雜質(zhì)）制取活性ZnO的流程如下：

（1）上述流程中，浸出時用的是60% H₂SO₄（密度是1.5g/cm³），如配制100mL這種H₂SO₄溶液，則需要18.4mol?L^-1的濃硫酸

 

mL（保留一位小數(shù)）．
（2）加入氧化劑H₂O₂后，有Fe（OH）₃沉淀出現(xiàn)，沒有Cu（OH）₂沉淀出現(xiàn)，若溶液中c（Fe³⁺）=2.6×10^-18mol?L^-1，則溶液中
c（Cu²⁺）的取值范圍是

 

mol?L^-1．（已知K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）加入NH₄HCO₃后生成的沉淀是形態(tài)均為Zn_a（OH）_b（CO₃）_c的（a、b、c都是正整數(shù)）兩種堿式碳酸鋅A、B的混合物，若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49.70g（其物質(zhì)的量為0.10mol），高溫焙燒完全分解得到37.26g ZnO、3.584L CO₂（標準狀況）和水，試通過計算求出堿式碳酸鋅B的化學式．

Answer 1

考點：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),復雜化學式的確定,制備實驗方案的設計

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）根據(jù)濃硫酸稀釋前后物質(zhì)的量不變計算濃硫酸的體積；
（2）根據(jù)溶度積常數(shù)計算銅離子濃度；
（3）根據(jù)流程圖知，碳酸氫銨和硫酸鋅反應生成沉淀A和二氧化碳、水，根據(jù)元素守恒知還生成硫酸銨，據(jù)此寫出反應方程式；
（4）根據(jù)混合物中氧化鋅、二元化碳、水的物質(zhì)的量及A的組成、原子守恒計算B中含有的原子及其個數(shù)，結合化合物中化合價的代數(shù)和為0確定鋅的系數(shù)，從而確定B的化學式．

解答： 解：（1）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度=

1000ρw

M

=

1000×1.5×60%

98

mol/L=9.2mol/L，設濃硫酸的體積為x，
9.2mol/L×0.1L=18.4mol/L×x，x=

9.2mol/L×0.1L

18.4mol/L

=49.9mL，故答案為：49.9；
（2）當出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀時，溶液中c（OH^-）=

3	2.6×10-39 2.6×10-18

mol/L=1×10^-7 mol/L，溶液中c（Cu²⁺）≤

2.2×10-20

1×10-7×1×10-7

mol/L=2.2×10^-6mol/L，
故答案為：2.2×10^-6；
（3）Zn_a（OH）_b（CO₃）_c中a=5、b=6，根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0知，C=

2×5-6×1

2

=2，根據(jù)流程圖知，碳酸氫銨和硫酸鋅反應生成沉淀A和二氧化碳、水，根據(jù)元素守恒知還生成硫酸銨，所以該反應方程式為：5ZnSO₄+10NH₄HCO₃=Zn₅（OH）₆（CO₃）₂↓+5（NH₄）₂SO₄+8CO₂↑+2H₂O，
故答案為：5ZnSO₄+10NH₄HCO₃=Zn₅（OH）₆（CO₃）₂↓+5（NH₄）₂SO₄+8CO₂↑+2H₂O；
（4）依題意，氧化鋅的物質(zhì)的量=

37.26g

81g/mol

=0.46mol，二氧化碳的物質(zhì)的量=

3.584L

22.4L/mol

=0.16mol，水的物質(zhì)的量=

49.70g-37.26g-0.16mol×44g/mol

18g/mol

=0.3mol，根據(jù)原子守恒知，1mol混合物中含有4.6mol鋅、1.6olC、6molH；
根據(jù)A的化學式知，1molA中含有6molH、2molC，則1molB中含有6molH、1molC，所以B的化學式可以表示為
Zn_x（OH）₆CO₃，再根據(jù)化合價的代數(shù)和為0，得x=4，所以B的化學式為：Zn₄（OH）₆CO₃，故答案為：Zn₄（OH）₆CO₃．

點評：本題考查一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制、溶度積常數(shù)的有關計算、化學式的確定等知識點，會根據(jù)元素守恒及化合物中化合價的代數(shù)和為0確定化學式，難度較大．