Question

【題目】氨浸菱鋅礦制備活性氧化鋅，成本低，選擇性好，其工藝流程如下:

(1)濾渣Ⅰ主要成分的化學式為___________。

(2)浸取液中含少量Pb2+、Cu2+等重金屬離子，可加入試劑Ⅰ除去，試劑Ⅰ為___________，在實際操作過程中加入量遠高于理論量，可能的原因是___________。

(3)過濾Ⅱ后得到Zn(NH3)4CO3溶液，經水蒸汽加熱法可析出堿式 [ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]沉淀，其反應化學方程式為___________。

(4)蒸氨過程中會有部分氨氣逸出，可用電化學氣敏傳感器監測環境中NH3的含量，原理如圖所示。負極的電極反應為___________，假設蒸氨過程中逸出氨氣16.8L (標準狀況)進入傳感器，另一極需要通入標準狀況下O2的體積為___________。

(5)蒸氨完成時，廢液中殘余氨含量需小于0.2mol/L，若殘余氨濃度過低，水蒸汽用量增大，回收氨水中氨濃度降低，不利于循環使用；若殘余氨濃度過高，會導致___________。

Answer 1

【答案】CaCO3 Zn 有副反應發生(或置換反應在固體表面進行，利用率不高) 3Zn(NH3)4CO3+3H2OZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+12NH3↑+2CO2↑ 2NH3-6e-+60H-=N2+6H2O 12.6L 殘余鋅濃度大，造成損失

【解析】

礦粉、碳酸氫銨、熟石灰浸取，會生成碳酸鈣。置換反應可以除去某些金屬離子，過濾得到濾渣，為置換出來的金屬單質。

(1)NH4HCO3和Ca(OH)2生成CaCO3沉淀，所以濾渣Ⅰ的主要成分為CaCO3，答案為CaCO3；

(2)根據圖示，該反應為置換反應，除去金屬離子，需要加入金屬單質，但是又不能引入新的雜質，因此選用Zn，實際用量高于理論值說明除了置換反應，可能還有其他反應消耗了Zn，或者置換的金屬附著在Zn的表面，阻止了Zn的反應，答案為Zn 有副反應發生(或置換反應在固體表面進行，利用率不高)；

(3)過濾Ⅱ后得到Zn(NH3)4CO3溶液，經水蒸汽加熱法可析出堿式 [ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]沉淀，與水作用，而化合價沒有變化，主要根據原子守恒寫方程式，答案為3Zn(NH3)4CO3+3H2OZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+12NH3↑+2CO2↑；

(4)原電池中O2得到電子，為正極，NH3失去電子生成N2為負極，電解質溶液為堿性，電極反應為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。得失電子守恒，電池總反應為4NH3＋3O2N2＋6H2O，逸出氨氣16.8L，體積比等于物質的量之比，則氧氣的體積為12.6L，答案為2NH3-6e-+60H-=N2+6H2O 12.6L；

(5)弱殘余氨濃度過高，Zn(NH3)4CO3的殘留過高，不能完全轉化為ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，則殘余鋅濃度大，造成損失，答案為殘余鋅濃度大，造成損失。