Question

（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe₂O₃、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：

请回答下列问题。

（1）酸浸时FeO与稀HNO₃反应的离子方程式                                   。

（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是      。

（3）流程中加入ZnO调pH的目的是                                    。

（4）滤渣2中的成分是         。

（5）已知ZnS的溶度积K_sp＝1.6×10^－24，溶液中Zn²⁺浓度为0.01mol·L-¹，则溶液中S^2—浓度大于      mol·L^一1，才生成ZnS沉淀。

（6）试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级                  。

Answer

（1）3FeO+10H++NO3—=3Fe3++NO+5H2O （2分）

（2）空气（或O2） （2分）

（3）除去溶液中的Fe3+ （2分）

（4）Cu、Zn （2分）

（5）1.6×10—22 （2分）

(6)取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。 （2分）

【解析】

试题分析：（1）HNO3把FeO氧化为Fe3+，HNO3被还原为NO，配平可得离子方程式：3FeO+10H++NO3—=3Fe3++NO+5H2O

（2）NO与O2、H2O反应可生成HNO3，实现尾气循环利用，所以X气体为空气（或O2）。

（3）加入硝酸后，与Fe2O3、FeO反应生成Fe3+，流程中加入ZnO调pH可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，所以加入ZnO调pH的目的是除去溶液中的Fe3+

（4）加入Zn后，Zn与Cu2+反应生成Cu，所以滤渣2中的成分是Cu、Zn

（5）c（S2‾）= Ksp÷c（Zn2+）= 1.6×10－24÷0.01=1.6×10—22mol•L‾1，所以溶液中S2—浓度大于1.6×10—22mol•L‾1，才生成ZnS沉淀。

（6）纳米级颗粒与水混合可形成胶体，具有丁达尔效应，所以实验方案为：取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。

考点：本题考查化学流程的分析、离子方程式的书写、除杂、胶体的性质、Ksp的计算。