Question

【題目】活性氧化鋅(ZnO)廣泛用于橡膠、涂料、陶瓷、電子等行業(yè)，以粗氧化鋅(主要成分為ZnO，還含有少量MnO、CuO、FeO、Fe2O3等)為原料經(jīng)深度凈化可制備高純活性氧化鋅，其流程如圖所示：

幾種難溶物的Ksp：

物質	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	ZnS	CuS
Ksp	1.9×10－13	8.0×10－16	4.0×10－38	2.5×10－22	6.4×10－36

(1)將大小為66nm的高純活性氧化鋅粉末分散到水中，所得分散系為______。

(2)“浸取”過程中ZnO與NH3·H2O、NH4HCO3反應生成可溶性的Zn[(NH3)n]CO3和H2O。若有1mol ZnO溶解，則在該轉化反應中參加反應的NH3·H2O和NH4HCO3物質的量之比的最大值為___________(已知：1≤n≤4)。

(3)“深度除錳”過程中雙氧水可將“濾液1”中的Mn(OH)2轉化為更難溶的MnO2·H2O，寫出反應的化學方程式______________，“濾渣2”中存在的物質除了MnO2·H2O還可能含有_________(用化學式表示)。

(4)“深度除銅”過程中當溶液中≤2.0×10－6時，才能滿足“深度除銅”的要求，若溶液中Zn2＋濃度為1mol/L時，則最終溶液中S2－的濃度理論上的最小值為____mol/L。

(5)“蒸氨”過程中Zn[(NH3)n]CO3分解為ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O、NH3和CO2。為了提高經(jīng)濟效益，請設計循環(huán)利用NH3和CO2方案_____________。

(6)“煅燒”時ZnCO3·2Zn(OH)2轉變?yōu)楦呒兓钚匝趸�鋅，寫出反應的化學方程式______

Answer 1

【答案】膠體 3:1 Mn(OH)2＋H2O2＝MnO2·H2O↓＋H2O Fe(OH)3 3.2×10－30 用水吸收NH3和CO2使之轉化為NH4HCO3 ZnCO3·2Zn(OH)2 3ZnO＋CO2↑＋2H2O

【解析】

(1) 按分散質粒子高純活性氧化鋅粉末大小為66nm判斷所得分散系類型；

(2) 按“浸取”過程中提供的反應物和生成物信息，書寫方程式，據(jù)此判斷在該轉化反應中參加反應的NH3·H2O和NH4HCO3物質的量之比的最大值；

(3)按提供的反應物和生成物信息書寫“深度除錳”過程中雙氧水與Mn(OH)2反應的化學方程式，從流程和題給信息判斷“濾渣2”其它的沉淀；

(4)根據(jù)≤2.0×10－6、溶液中Zn2＋濃度為1mol/L以及溶度積常數(shù)，可求的最終溶液中S2－的濃度的最小值；

(5)循環(huán)利用NH3和CO2，主要考慮氨水吸收二氧化碳時生成什么物質，結合流程圖中相關物質回答；

(6)“煅燒”時ZnCO3·2Zn(OH)2轉變?yōu)楦呒兓钚匝趸�鋅，參考碳酸鹽和不溶性堿或堿式鹽受熱分解的產(chǎn)物書寫該反應的化學方程式；

(1)分散質粒子高純活性氧化鋅粉末大小為66nm，在1 nm到100nm 之間，所得分散系為膠體；

答案為：膠體；

(2) 按信息，“浸取”過程中反應：ZnO+(n-1)NH3·H2O+NH4HCO3=Zn[(NH3)n]CO3+nH2O，在該轉化反應中，若有1mol ZnO溶解,則參加反應的NH3·H2O和NH4HCO3物質的量之比為(n-1):1，當n=4時，比值達最大值；

答案為：3:1；

(3)按提供的反應物和生成物信息，“深度除錳”過程中雙氧水把Mn(OH)2氧化得到MnO2·H2O沉淀，雙氧水是綠色氧化劑，故該化學方程式為Mn(OH)2＋H2O2＝MnO2·H2O↓＋H2O；

答案為：Mn(OH)2＋H2O2＝MnO2·H2O↓＋H2O；

從流程看，濾液1中含有亞鐵，也被雙氧水氧化為Fe(OH)3沉淀，故濾渣中也含有氫氧化鐵沉淀；

答案為：Fe(OH)3；

(4)根據(jù)≤2.0×10－6、溶液中Zn2＋濃度為1mol/L，則c(Cu2+)≤2.0×10－6，CuS的溶度積常數(shù)為6.4×10－36，則，故S2－的濃度的最小值為3.2×10－30 mol/L ；

答案為：3.2×10－30 ；

(5)要循環(huán)利用NH3和CO2，結合流程圖中可知把它們轉變?yōu)樘妓釟滗@，故循環(huán)利用NH3和CO2的方案為用水吸收NH3和CO2使之轉化為NH4HCO3 ；

答案為：用水吸收NH3和CO2使之轉化為NH4HCO3 ；

(6)“煅燒”時ZnCO3·2Zn(OH)2轉變?yōu)楦呒兓钚匝趸�鋅，因為碳酸鹽和不溶性堿或堿式鹽受熱分解生成金屬氧化物、二氧化碳和水，則該反應方程式為ZnCO3·2Zn(OH)2 3ZnO＋CO2↑＋2H2O；

答案為：ZnCO3·2Zn(OH)2 3ZnO＋CO2↑＋2H2O。