Question

某科研小組設計出利用工業廢酸（10%H₂SO₄）來堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦（主要成份：CuO ZnO）的方案，實現廢物綜合利用，方案如下圖所示。

請回答下列問題：
（1）操作1的名稱是：            
（2）向溶液A中加入Fe粉發生的主要的反應離子方程式為：         、            。
（3）向溶液B中加入物質X的目的是      ，物質X可用下列物質中的       。(填字母)    

A．KMnO4

B．O2

C．H2O2

D．NaOH

（4）向溶液B中加入氨水的目的是調節溶液的pH，pH應控制在         范圍之間。
（5）溶液D中主要溶質的化學式是         。
（6）氧化銅鋅礦中含有少量的CuS和ZnS，在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，則相同溫度下：K_sp(CuS)      K_sp(ZnS)（選填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

（1）過濾（2分）
（2）Fe + 2H⁺＝Fe²⁺ + H₂↑（2分 Fe + Cu²⁺＝Fe²⁺ + Cu（2分）
（3）將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以便除去 （2分）B C （2分）
（4）3.2 ＜PH＜ 6.2（2分）      
（5）(NH₄)₂SO₄ （2分） （6）＜ （2分）

解析試題分析：（1）操作1為固液分離操作，所以名稱為過濾。
（2）氧化銅鋅礦加入硫酸后，氧化物溶解生成Cu²⁺、Zn²⁺，同時為了使礦物充分溶解，加入的酸要過量，所以酸浸后的濾液為酸性溶液，再加入Fe粉，發生反應Fe + 2H⁺＝Fe²⁺ + H₂↑、 Fe + Cu²⁺＝Fe²⁺ + Cu。
（3）因為得到的B溶液要析出沉淀Fe（OH）₃ ，所以須把二價鐵氧化為三價鐵以便更好的除去，所以除了加堿性氨水溶液外，還應該加入氧化劑，并且不引入雜質，所以可以選擇O₂、H₂O₂，故選BC。
（4）加入氨水主要是使Fe³⁺完全沉淀而不能使Zn²⁺沉淀，所以應該控制PH范圍在3.2 ＜PH＜ 6.2之間
（5）由于過程中兩次加入氨水，且C溶液中的Zn²⁺和碳酸根離子生成了沉淀堿式碳酸鋅，所以剩余D溶液中含有的大量陽離子為NH⁴⁺，大量陰離子為SO₄^2-，所以主要溶質為(NH₄)₂SO₄ 。
（6）在H₂SO₄的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，說明CuS更難溶，所以相同溫度下，K_sp(CuS)<K_sp(ZnS)。
考點：本題考查的是化工流程題。