Question

【題目】從工業(yè)含鋅廢渣（主要成分為ZnO，還含有SiO2、Fe3+、Cu2+、Pb2+等雜質(zhì)）制取ZnCO32Zn(OH)2的一種工藝如下：

（1）浸取前，需將含鋅廢渣粉碎并加水制成懸濁液（化漿），目的是____。

（2）浸取時(shí)的溫度控制在30 ℃，原因是____。浸取后，ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]CO3溶液，濾渣的主要成分為____。

（3）除Cu2+、Pb2+時(shí)，也可加入(NH4)2S使其生成硫化物沉淀。已知Ksp(CuS)=6.310-36，Ksp(PbS)=8.010-28，要使溶液中Cu2+、Pb2+的濃度均小于1.010-5 mol·L-1，則沉淀時(shí)需控制S2-的濃度至少為_____mol·L-1。

（4）蒸氨時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

（5）本工藝中可循環(huán)利用的物質(zhì)為____。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快浸取速率，提高鋅元素的浸出率（答出任意一點(diǎn)即可） 溫度太低，浸取反應(yīng)速率慢；溫度太高，NH4HCO3分解（NH3的溶解度減小） Fe(OH)3、SiO2 8.010-23 3[Zn(NH3)4]CO3 + 2H2O ZnCO32Zn(OH)2 + 12NH3+ 2CO2 NH3（多寫(xiě)CO2不扣分）

【解析】

根據(jù)流程中發(fā)生的物理、化學(xué)變化，應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)原理，分析解答問(wèn)題。

(1)將含鋅廢渣粉碎并制成懸濁液（化漿），可增大浸取時(shí)固液接觸面積，加快浸取速率，提高鋅元素的浸出率。

(2)浸取時(shí)使用NH4HCO3和氨水，若溫度過(guò)高，NH4HCO3會(huì)分解、氨溶解度會(huì)減��；若溫度過(guò)低，浸取反應(yīng)速率慢。浸取時(shí)，ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]CO3溶液，雜質(zhì)Cu2+、Pb2+經(jīng)置換、過(guò)濾II被除去，則雜質(zhì)Fe3+、SiO2經(jīng)浸取、過(guò)濾I被除去。廢渣中的SiO2不溶于NH4HCO3和氨水，Fe3+在堿性浸取液中形成Fe(OH)3沉淀。故濾渣的主要成分為SiO2、Fe(OH)3。

(3)若用(NH4)2S使Cu2+、Pb2+生成硫化物沉淀。因Ksp(CuS)<Ksp(PbS)，當(dāng)c(S2-)相同時(shí)，c(Cu2+)<c(Pb2+)，故以Ksp(PbS)計(jì)算。要c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1，代入其溶度積的表達(dá)式可以計(jì)算出c(S2-)>8.0×10-23mol·L-1 。

(4)過(guò)濾II的濾液中含[Zn(NH3)4]CO3，蒸氨時(shí)生成NH3、ZnCO32Zn(OH)2，發(fā)生非氧化還原反應(yīng)。據(jù)元素守恒，寫(xiě)出配平的方程式3[Zn(NH3)4]CO3 + 2H2O ZnCO32Zn(OH)2 + 12NH3↑+ 2CO2↑。

(5)“蒸氨”時(shí)生成的氨氣可用于“浸取”，可循環(huán)利用的物質(zhì)為NH3。