Question

11．2Zn（OH）₂•ZnCO₃是制備活性ZnO的中間體，以鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²+、Mn²⁺等離子）為原料制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃的工藝流程如圖：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）當(dāng)（NH₄）₂SO₄、NH₃•H₂O的混合溶液中存在c（NH₄⁺）=2c（SO₄²-）時(shí)，溶液呈中（填“酸”、“堿”或“中”）性．
（2）“浸取”時(shí)為了提高鋅的浸出率，可采取的措施是攪拌、適當(dāng)加熱、延長(zhǎng)浸取時(shí)間、多次浸取等（任寫(xiě)兩種）．
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，生成MnO₂的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O．
（4）適量S^2-能將Cu²⁺硫化物沉淀而除去，若選擇ZnS進(jìn)行除雜，是否可行？用計(jì)算說(shuō)明原因：可行，ZnS+Cu²⁺?CuS+Zn²⁺，K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵．
[已知：K_sp（ZnS）=1.6×10^-24，K_sp（CuS）=1.3×10^-36；一般認(rèn)為反應(yīng)的平衡常數(shù)K＞10⁵，該反應(yīng)進(jìn)行基本完全．]
（5）“沉鋅”的離子方程式為3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O．
（6）上述流程中多次需要過(guò)濾，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)濾操作需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．“過(guò)濾 III”所得濾液可循環(huán)使用，產(chǎn)品需洗滌干燥后備用，檢驗(yàn)產(chǎn)品洗滌干凈的操作和現(xiàn)象是取最后一次洗滌液少量于試管中，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，無(wú)白色沉淀生成．

Answer 1

分析 制備2Zn（OH）₂•ZnCO₃流程為：鋅焙砂（主要成分為ZnO，含少量Cu²⁺、Mn²⁺等離子）中加入硫酸銨、氨水、雙氧水，雙氧水將錳離子氧化成二氧化錳，過(guò)濾后在濾液中加硫化銨，再過(guò)濾，除去銅離子，蒸氨除去多余的氨氣，加入碳酸氫銨得到2Zn（OH）₂•ZnCO₃和二氧化碳?xì)怏w，過(guò)濾得2Zn（OH）₂•ZnCO₃，濾液為硫酸銨溶液，
（1）（NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O的混合溶液中存在電荷守恒：c （NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），再結(jié)合c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）判斷溶液酸堿性；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時(shí)為了提高鋅的浸出率，可采取的措施；
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²，結(jié)合題中信息可判斷ZnS除雜，是否可行；
（5）“沉鋅”的過(guò)程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（6）過(guò)濾操作需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗等，沉淀吸附硫酸根離子，可用檢驗(yàn)硫酸根離子的方法檢驗(yàn)是否洗滌干凈．

解答 解：（1）NH₄）₂SO₄與NH₃•H₂O的混合溶液中存在電荷守恒：c （NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），當(dāng)c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）時(shí)，c（H⁺）=c（OH^-），即溶液顯中性，
故答案為：中；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素判斷“浸取”時(shí)為了提高鋅的浸出率，可采取的措施為攪拌、適當(dāng)加熱，也可延長(zhǎng)浸取時(shí)間、多次浸取，
故答案為：攪拌、適當(dāng)加熱、延長(zhǎng)浸取時(shí)間、多次浸取等；
（3）“浸取”時(shí)加入的NH₃•H₂O過(guò)量，溶液呈堿性，雙氧水將錳離子氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O，
故答案為：Mn²⁺+H₂O₂+2NH₃•H₂O=MnO₂↓+2NH₄⁺+2H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)ZnS+Cu²+=CuS+Zn²⁺，可知K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵，K＞10⁵化學(xué)反應(yīng)完全，所以選擇ZnS進(jìn)行除雜是可行的，
故答案為：可行，ZnS+Cu²⁺?CuS+Zn²⁺，K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×10¹²＞＞1×10⁵；
（5）“沉鋅”的過(guò)程為溶液中的鋅離子與碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成2Zn（OH）₂•ZnCO₃，離子方程式為3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O，
故答案為：3Zn²⁺+6HCO₃-=2Zn（OH）₂•ZnCO₃↓+5CO₂↑+H₂O；
（6）過(guò)濾操作需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗等，沉淀吸附硫酸根離子，可用檢驗(yàn)硫酸根離子的方法檢驗(yàn)是否洗滌干凈，方法是取最后一次洗滌液少量于試管中，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，無(wú)白色沉淀生成，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；取最后一次洗滌液少量于試管中，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，無(wú)白色沉淀生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)、物質(zhì)分離與提純方法的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)和常見(jiàn)題型，題目難度較大，明確制備流程為解答關(guān)鍵，注意掌握常見(jiàn)物質(zhì)分離與提純的操作方法，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>