Question

以粗氧化鋅粉（含FeO、Fe₂O₃、ZnS等）制取活性ZnO的工藝如下：
步驟1：以H₂SO₄浸出粗氧化鋅，同時加入H₂O₂；
步驟2：過濾，調節濾液的pH；
步驟3：過濾，向濾液中加NH₄HCO₃，得堿式碳酸鋅沉淀；
步驟4：過濾、洗滌、煅燒，得產品。
已知：離子沉淀的pH見下表。

離子	開始沉淀pH	沉淀完全pH
Fe2+	7.6	9.6
Fe3+	2.7	3.7
Zn2+	5.4	8.0

 
（1）加入H₂O₂時能浸出硫化鋅，同時生成淡黃色固體，寫出其化學方程式   。
（2）步驟2中調節溶液pH的范圍是     。
（3）取洗滌、干燥后的堿式碳酸鋅68.2 g，充分灼燒后測得殘留物質的質量為48.6 g，將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得沉淀20 g。計算堿式碳酸鋅的組成（用化學式表示，寫出計算過程）。

Answer 1

（1）ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S  
（2）3.7~5.4              （3）ZnCO₃·2Zn(OH)₂·H₂O 或Zn₃(OH)₄CO₃·H₂O
[計算出n(ZnO) ，2分；計算出n(CO₂)， 2分；計算出ZnCO₃·2Zn(OH)₂·H₂O，4分。]

試題分析：（1）淡黃色固體應該是硫，根據過氧化氫有強氧化性，做氧化劑，化學方程式ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S 。（2）步驟2中調節溶液pH只要滿足鋅離子不能沉淀，三價鐵離子完全沉淀，故范圍是 3.7~5.4 。（3）堿式碳酸鋅68.2 g，充分灼燒后測得殘留物質為氧化鋅，質量為48.6 g，物質的量為48.6/81=0.6mol,鋅的質量為39g。將所得氣體是二氧化碳，沉淀碳酸鈣是20 g，物質的量為0.2mol。碳酸根的物質的量為0.2mol。根據電苛守恒氫氧根的物質的量為0.8mol.由堿式碳酸鋅68.2 g減去鋅的質量，碳酸根和氫氧根的質量，剩下的就為水的質量，求得為0.2mol.故堿式碳酸鋅的組成ZnCO₃·2Zn(OH)₂·H₂O 或Zn₃(OH)₄CO₃·H₂O。