Question

【題目】用工業(yè)制立德粉后的鉛鋅廢渣(主要成分為ZnO和PbSO4，雜質(zhì)為含Si、Fe(III)、Cu、Cd等元素的化合物)為原料，制活性氧化鋅和黃色顏料鉛鉻黃，工業(yè)流程如圖所示：

已知常溫下Ksp(PbSO4)=1.6×10-5，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。

(1)“堿浸”過程中PbSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________，氣體A的化學(xué)式為_________________________。

(2)“酸浸”過程中，在常溫下應(yīng)控制pH不低于________________________________。

(3)“沉降I”中發(fā)生沉降反應(yīng)的離子方程式為____________________________。

(4)濾液D中溶質(zhì)的主要成分為________________。

(5)以1t含鋅元素10％的鉛鋅廢渣制得活性氧化鋅113.4kg，依據(jù)以上數(shù)據(jù)能否計算出鋅元素的回收率。若能，寫出計算結(jié)果，若不能，請說明理由。___________________。

(6)常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5；碳酸的電離常數(shù)：Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.6×10-11。該溫度下某濃度的(NH4)2CO3溶液中c(NH4+)／c(NH3·H2O)=18。則溶液pH為__________________，c(HCO3-)／c(H2CO3)=____________________。

Answer 1

【答案】 PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq) CO2 3 2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O (NH4)2SO4 不能，除去銅、鎘的過程中添加了鋅粉，最終ZnO中的鋅元素不完全來自于鉛鋅廢渣，無法計算鉛鋅廢渣中鋅元素的回收率 8 44

【解析】鉛鋅廢渣(主要成分為ZnO和PbSO4，雜質(zhì)為含Si、Fe(III)、Cu、Cd等元素的化合物)為原料，加入氨水、碳酸銨進行“堿浸”，得到固體會含有PbCO3以及含有Si、Fe(III)的化合物，加入硝酸，生成氣體二氧化碳，過濾得到的濾渣含有硅的化合物，氫氧化鐵等；濾液C中含有硝酸鉛、加入氫氧化鉀以及重鉻酸鉀，可以得到PbCrO4固體；濾液A中含有Zn、Cu、Cd的化合物，加入足量的鋅粉可除去Cu、Cd，濾液B主要含有鋅的化合物，加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH可得到Zn2(OH)2CO3，加熱分解得到氧化鋅，以此解答該題。

（1）已知：常溫下Ksp(PbSO4)=1.6×10-5，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，所以“堿浸”過程中PbSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq)；“酸浸”后產(chǎn)生的氣體為二氧化碳，化學(xué)式為CO2；正確答案：PbSO4 (s) + CO32─(aq) =PbCO3(s) + SO42─ (aq)； CO2。

(2) “酸浸”過程中，若pH過低，酸性強，鐵與酸反應(yīng)生成的有關(guān)鐵的化合物進入濾液中，再加堿時，會出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀，根據(jù)c(Fe3+)=1×10-5mol/L時，Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-38，c(OH-)=10-11mol/L，c(H+)=10-3 mol/L，pH=3，因此要想除去鐵離子，在常溫下應(yīng)控制pH不低于3；正確答案：3。

(3)根據(jù)流程可知，Pb2+在堿性環(huán)境下與Cr2O72─反應(yīng)生成PbCrO4，離子方程式為2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O；正確答案：2Pb2++ 2OH─+Cr2O72─=2PbCrO4↓+H2O。

(4) 由圖知濾液B中含有的離子為Zn2+ 、NH4+、 CO32-，加硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH=6-6.5出現(xiàn)Zn2(OH)2CO3，濾液為(NH4)2SO4 ；正確答案：(NH4)2SO4。

(5) 除去銅、鎘的過程中添加了鋅粉，最終ZnO中的鋅元素不完全來自于鉛鋅廢渣，無法計算鉛鋅廢渣中鋅元素的回收率，所以結(jié)論為不能；正確答案：不能，除去銅、鎘的過程中添加了鋅粉，最終ZnO中的鋅元素不完全來自于鉛鋅廢渣，無法計算鉛鋅廢渣中鋅元素的回收率。

(6) 常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=1.8×10-5；則NH4+的水解平衡常數(shù)為1×10-14/1.8×10-5,溶液中存在：NH4++H2O=NH3·H2O+H+ 則c(NH3·H2O)×c(H+)/c(NH4+)=1×10-14/1.8×10-5,已知：c(NH4+)／c(NH3·H2O)=18，所以c(H+)=10-8mol/L，則溶液pH為8；溶液中存在HCO3-+H2O= H2CO3+OH-，碳酸的電離常數(shù)：Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.6×10-11；可知Kh2= c(H2CO3)×c(OH-)/c(HCO3-)=1×10-14/4.4×10-7，又因為c(OH-)=10-6mol/L,所以c(HCO3-)／c(H2CO3)=44；正確答案：8；44。