Question

【题目】从工业含锌废渣（主要成分为ZnO，还含有SiO2、Fe3+、Cu2+、Pb2+等杂质）制取ZnCO32Zn(OH)2的一种工艺如下：

（1）浸取前，需将含锌废渣粉碎并加水制成悬浊液（化浆），目的是____。

（2）浸取时的温度控制在30 ℃，原因是____。浸取后，ZnO转化为[Zn(NH3)4]CO3溶液，滤渣的主要成分为____。

（3）除Cu2+、Pb2+时，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+的浓度均小于1.010-5 mol·L-1，则沉淀时需控制S2-的浓度至少为_____mol·L-1。

（4）蒸氨时发生反应的化学方程式为____。

（5）本工艺中可循环利用的物质为____。

Answer 1

【答案】增大接触面积，加快浸取速率，提高锌元素的浸出率（答出任意一点即可） 温度太低，浸取反应速率慢；温度太高，NH4HCO3分解（NH3的溶解度减小） Fe(OH)3、SiO2 8.010-23 3[Zn(NH3)4]CO3 + 2H2O ZnCO32Zn(OH)2 + 12NH3+ 2CO2 NH3（多写CO2不扣分）

【解析】

根据流程中发生的物理、化学变化，应用化学反应的相关原理，分析解答问题。

(1)将含锌废渣粉碎并制成悬浊液（化浆），可增大浸取时固液接触面积，加快浸取速率，提高锌元素的浸出率。

(2)浸取时使用NH4HCO3和氨水，若温度过高，NH4HCO3会分解、氨溶解度会减小；若温度过低，浸取反应速率慢。浸取时，ZnO转化为[Zn(NH3)4]CO3溶液，杂质Cu2+、Pb2+经置换、过滤II被除去，则杂质Fe3+、SiO2经浸取、过滤I被除去。废渣中的SiO2不溶于NH4HCO3和氨水，Fe3+在碱性浸取液中形成Fe(OH)3沉淀。故滤渣的主要成分为SiO2、Fe(OH)3。

(3)若用(NH4)2S使Cu2+、Pb2+生成硫化物沉淀。因Ksp(CuS)<Ksp(PbS)，当c(S2-)相同时，c(Cu2+)<c(Pb2+)，故以Ksp(PbS)计算。要c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1，代入其溶度积的表达式可以计算出c(S2-)>8.0×10-23mol·L-1 。

(4)过滤II的滤液中含[Zn(NH3)4]CO3，蒸氨时生成NH3、ZnCO32Zn(OH)2，发生非氧化还原反应。据元素守恒，写出配平的方程式3[Zn(NH3)4]CO3 + 2H2O ZnCO32Zn(OH)2 + 12NH3↑+ 2CO2↑。

(5)“蒸氨”时生成的氨气可用于“浸取”，可循环利用的物质为NH3。