Question

【題目】銅轉爐煙灰主要含有Zn［還有少量的Fe(+2價)、Pb、Cu、As等元素］的硫酸鹽和氧化物，少量為砷酸鹽。制備重要化工原料活性氧化鋅的工藝流程如圖所示。請回答以下問題：

己知：活性炭凈化主要是除去有機雜質。

(1)寫出氯化銨的電子式___，“凈化”過程屬于___(填“物理”、“化學”)變化。

(2)在反應溫度為50℃，反應時間為1h時，測定各元素的浸出率與氯化銨溶液濃度的關系如圖，則氯化銨適宜的濃度為___mol·L-1。若浸出液中鋅元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，則浸取時ZnO發生反應的離子方程式為___。

(3)滴加KMnO4溶液有MnO2生成，目的是除___元素，除雜3是置換除雜過程，則試劑a是___，“濾渣Ⅲ”的主要成分為___(填化學式)。

(4)寫出“沉鋅”時發生反應的離子方程式___，此過程中可以循環利用的副產品是___。

(5)取mg活性氧化鋅樣品配成待測液，加入指示劑3、4滴，再加入適量六亞甲基四胺，用amolL-1EDTA標準液進行滴定，消耗標準液VmL。己知：與1.0mLEDTA標準液[c(EDTA)=1.000mo1L-1]相當的以克表示的氧化鋅質量為0.08139，則樣品中氧化鋅的質量分數為___(用代數式表示)。

Answer 1

【答案】 物理 4 ZnO+2NH+2NH3H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O Fe Zn Cu(Zn) 2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O NH4Cl ×100%或%

【解析】

首先利用氯化銨和氨水浸取銅轉爐煙灰，Pb元素轉化為Pb(OH)Cl沉淀除去，Zn、Fe、Cu、As等元素進入溶液，加入氯化鐵As元素轉化為FeAsO4沉淀除去，加入硫酸酸化的高錳酸鉀，Fe元素全部被氧化成Fe3+，調節pH使Fe元素轉化為沉淀除去；此時還有Cu元素會影響后續減少碳酸鋅的純度，所以試劑a應除去銅元素，為了不引入新的雜質，可以加入過量的Zn單質置換出銅，從而將其除去；再加入活性炭凈化；之后加入碳酸氫銨將Zn元素轉化為堿式碳酸鋅，煅燒后得到氧化鋅。

(1)氯化銨由銨根和氯離子構成，電子式為；活性炭吸附有機雜質達到凈化的目的，沒有新物質生成，屬于物理變化；

(2)浸取過程中需要使Zn元素盡可能多的進入溶液，而雜質離子要盡量少的進入溶液，同時為了加快反應速率，需要氯化銨的濃度盡量大一些，觀察題圖，可知當氯化銨的濃度為4mol/L時，一方面鋅元素的浸出率已經接近100%，氯化銨的濃度也較大，另一方面若濃度再高，鉛元素將進入溶液，所以最適宜的濃度為4mol/L；

反應物有ZnO、氯化銨、一水合氨，產物有[Zn(NH3)4]2+，根據元素守恒可得離子方程式為ZnO+2NH+2NH3H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O；

(3)滴加KMnO4溶液可將Fe2+氧化為Fe3+，再調節pH值除去，所以目的是除去Fe元素；根據分析可知試劑a為Zn，濾渣Ⅲ主要有置換出來的Cu和未反應的Zn；

(4)溶液中有大量鋅離子，加入碳酸氫銨后產生Zn2(OH)2CO3，說明碳酸氫根電離出的碳酸根和鋅離子、氫氧根結合生成堿式碳酸鋅沉淀，促進碳酸氫根的電離，電離出的氫離子又和碳酸氫根結合生成二氧化碳和水，所以離子方程式為2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O；根據前序步驟添加的物質，以及此過程發生的反應可知，此時溶液中的主要成分為氯化銨和少量硫酸按，氯化銨可以循環使用；

(5)用amolL-1EDTA標準液進行滴定，消耗標準液VmL，與1.0mLEDTA標準液[c(EDTA)=1.000mo1L-1]相當的以克表示的氧化鋅質量為0.08139，所以m(ZnO)= aV×0.08139g，質量分數為×100%或%。