题目

题型：不详难度：来源：

工业上用含锌物料(含FeO、CuO等杂质)可制得活性ZnO，流程如下：

(1)上述流程中，浸出用的是60%H₂SO₄(1.5 g·cm^－3)，配制这种H₂SO₄ 100 mL需要18.4 mol·L^－1的浓H₂SO₄________ mL(保留一位小数)。
(2)加入氧化剂H₂O₂后，有Fe(OH)₃沉淀出现，没有Cu(OH)₂沉淀出现，若溶液中c(Fe^3＋)＝2.6×10^－18 mol·L^－1，则溶液中c(Cu^2＋)的取值范围是________mol·L^－1。(已知K_sp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39，
K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20)
(3)加入NH₄HCO₃后生成的沉淀是形态均为Zn_a(OH)_b(CO₃)_c(a、b、c为正整数)的两种碱式碳酸锌A和B的混合物，A中a＝5、b＝6，则生成碱式碳酸锌A的化学方程式为__________________________________________________。
(4)取洗涤、烘干后的碱式碳酸锌A和B的混合物49.70 g，其物质的量为0.10 mol，高温焙烧完全分解得到37.26 g ZnO、3.584 L CO₂(标准状况下)和水，通过计算求出碱式碳酸锌B的化学式。

答案

(1)49.9(50.0也给分)   (2)≤2.2×10^－6
(3)5ZnSO₄＋10NH₄HCO₃=Zn₅(OH)₆(CO₃)₂↓＋5(NH₄)₂SO₄＋8CO₂↑＋2H₂O
(4)由题意0.1 mol混合物完全分解得到ZnO、CO₂、H₂O的物质的量分别为0.46 mol、0.16 mol、0.3 mol
可知1 mol混合物中平均含4.6 mol Zn、1.6 mol C、6 mol H，又知1 mol A中含H为6 mol、含C为2 mol，则1 mol B中含H为6 mol、含C为1 mol；所以B的化学式可以表示为Zn_x(OH)₆CO₃，由化合价代数和为零得出x＝4，即B的化学式为Zn₄(OH)₆CO₃(其他合理解法均可)

解析

(1)V＝100 mL×1.5 g·mL^－1×60%÷98 g·mol^－1÷18.4 mol·L^－1×1 000 mL·L^－1≈49.9 mL。
根据溶液中有Fe(OH)₃沉淀出现，有c³(OH^－)×c(Fe^3＋)＝K_sp[Fe(OH)₃]，将K_sp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39，c(Fe^3＋)＝2.6×10^－18 mol·L^－1代入上式得，c(OH^－)＝1×10^－7 mol·L^－1；再根据溶液中没有Cu(OH)₂沉淀出现，有c²(OH^－)×
c(Cu^2＋)≤K_sp[Cu(OH)₂]，将K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20，c(OH^－)＝1×10^－7
mol·L^－1代入上式得，c(Cu^2＋)≤2.2×10^－6 mol·L^－1。
(3)由于A中a＝5、b＝6,2a＝b＋2c(电荷守恒)，解得c＝2，由此确定A的化学式为Zn₅(OH)₆(CO₃)₂；再从流程图中知，加入NH₄HCO₃所发生的反应中反应物还有ZnSO₄，生成物有Zn₅(OH)₆(CO₃)₂、CO₂、H₂O，还有(NH₄)₂SO₄，最后根据观察法将反应化学方程式配平。