Question

铜转炉烟灰主要含有Zn［还有少量的Fe(+2价)、Pb、Cu、As等元素］的硫酸盐和氧化物，少量为砷酸盐。制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。请回答以下问题：

己知：活性炭净化主要是除去有机杂质。

(1)写出氯化铵的电子式___，“净化”过程属于___(填“物理”、“化学”)变化。

(2)在反应温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图，则氯化铵适宜的浓度为___mol·L^-1。若浸出液中锌元素以[Zn(NH₃)₄]²⁺形式存在，则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为___。

(3)滴加KMnO₄溶液有MnO₂生成，目的是除___元素，除杂3是置换除杂过程，则试剂a是___，“滤渣Ⅲ”的主要成分为___(填化学式)。

(4)写出“沉锌”时发生反应的离子方程式___，此过程中可以循环利用的副产品是___。

(5)取mg活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3、4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用amol•L^-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL。己知：与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1•L^-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，则样品中氧化锌的质量分数为___(用代数式表示)。

Answer

物理 4 ZnO+2NH+2NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O Fe Zn Cu(Zn) 2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O NH4Cl ×100%或%

【解析】

首先利用氯化铵和氨水浸取铜转炉烟灰，Pb元素转化为Pb(OH)Cl沉淀除去，Zn、Fe、Cu、As等元素进入溶液，加入氯化铁As元素转化为FeAsO4沉淀除去，加入硫酸酸化的高锰酸钾，Fe元素全部被氧化成Fe3+，调节pH使Fe元素转化为沉淀除去；此时还有Cu元素会影响后续减少碳酸锌的纯度，所以试剂a应除去铜元素，为了不引入新的杂质，可以加入过量的Zn单质置换出铜，从而将其除去；再加入活性炭净化；之后加入碳酸氢铵将Zn元素转化为碱式碳酸锌，煅烧后得到氧化锌。

(1)氯化铵由铵根和氯离子构成，电子式为；活性炭吸附有机杂质达到净化的目的，没有新物质生成，属于物理变化；

(2)浸取过程中需要使Zn元素尽可能多的进入溶液，而杂质离子要尽量少的进入溶液，同时为了加快反应速率，需要氯化铵的浓度尽量大一些，观察题图，可知当氯化铵的浓度为4mol/L时，一方面锌元素的浸出率已经接近100%，氯化铵的浓度也较大，另一方面若浓度再高，铅元素将进入溶液，所以最适宜的浓度为4mol/L；

反应物有ZnO、氯化铵、一水合氨，产物有[Zn(NH3)4]2+，根据元素守恒可得离子方程式为ZnO+2NH+2NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O；

(3)滴加KMnO4溶液可将Fe2+氧化为Fe3+，再调节pH值除去，所以目的是除去Fe元素；根据分析可知试剂a为Zn，滤渣Ⅲ主要有置换出来的Cu和未反应的Zn；

(4)溶液中有大量锌离子，加入碳酸氢铵后产生Zn2(OH)2CO3，说明碳酸氢根电离出的碳酸根和锌离子、氢氧根结合生成碱式碳酸锌沉淀，促进碳酸氢根的电离，电离出的氢离子又和碳酸氢根结合生成二氧化碳和水，所以离子方程式为2Zn2++4HCO=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O；根据前序步骤添加的物质，以及此过程发生的反应可知，此时溶液中的主要成分为氯化铵和少量硫酸按，氯化铵可以循环使用；

(5)用amol•L-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液VmL，与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1•L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，所以m(ZnO)= aV×0.08139g，质量分数为×100%或%。