Question

某科研小组设计出利用工业废酸（10%H₂SO₄）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿，提取锌、铜元素，实现废物综合利用，方案如图所示：

已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示。

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe^2^＋	6.34	9.7
Fe^3^＋	1.48	3.2
Zn^2^＋	6.2	8.0

请回答下列问题：

（1）加入A物质的目的是___，物质A可使用下列物质中的___。

A.KMnO₄   B.O₂   C.H₂O₂   D.Cl₂

（2）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：K_sp(CuS)___K_sp(ZnS)（选填“＞”“＜”或“＝”）。

（3）反应生成海绵铜的离子方程式：___。

（4）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在___范围之间。

（5）写出NH₄HCO₃溶液与Zn^2＋反应生成Zn₂(OH)₂CO₃的离子方程式：___。

（6）物质B可用作生产化肥，其化学式是___。

Answer

将Fe2+氧化成Fe3+，方便后续沉淀时除去 BC ＜ Fe+Cu2+=Fe2++Cu 3.2≤pH＜6.2或3.2~6.2 2Zn2++4HCO3-=Zn2(OH)2CO3↓+H2O +3CO2↑ (NH4)2SO4

【解析】

（1）三价铁离子容易除去，所以要把二价铁离子转化为三价铁离子，考虑除杂过程不引入新的杂质；

（2）相同条件下，溶解度大的物质先溶解；

（3）堆浸后溶液中有铜离子和氢离子，加入铁粉后与铜离子和氢离子；

（4）pH的范围应是使铁沉淀完全而锌不沉淀；

（5）NH4HCO3溶液与Zn2＋反应生成Zn2(OH)2CO3、水和二氧化碳；

（6）结合题给信息利用工业废酸和氮肥考虑。

（1）根据表中数据可知三价铁离子容易除去，所以要将Fe2＋氧化成Fe3＋，以便除去，选用，除铁过程中加入A和氨水，使亚铁离子变成氢氧化铁沉淀，故A应为氧化剂，考虑不引入新的杂质，应选BC，

故答案为：将Fe2＋氧化成Fe3＋，以便除去；BC；

（2）相同条件下，溶解度大的物质先溶解，因在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS），故答案为：＜；

（3）堆浸后溶液中有铜离子和氢离子，加入铁粉后与铜离子和氢离子，反应生成海绵铜的离子方程式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。

故答案为： Fe+Cu2＋═Fe2＋+Cu；

（4）从图表数据可知，铁离子沉淀完全的pH为3.2，锌离子开始沉淀的pH为6.2．故除铁pH范围为：3.2～6.2，

故答案为：3.2～6.2；

（5）NH4HCO3溶液与Zn2＋反应生成Zn2(OH)2CO3、水和二氧化碳，离子方程式：2Zn2++4HCO3-=Zn2(OH)2CO3↓+H2O +3CO2↑ 。

故答案为：2Zn2++4HCO3-=Zn2(OH)2CO3↓+H2O +3CO2↑

（6）因所用废酸为硫酸，B又可作氮肥，所以B为（NH4）2SO4，

故答案为：（NH4）2SO4。