Question

氧化锌是一种常用添加剂，广泛应用于塑料、合成橡胶、电池等产品的制造。一种利用氧化锌烟灰制备活性氧化锌的工艺流程如下：

已知：I.氧化锌烟灰的主要化学组成如下:

元素组成	Zn        Pb        Cu        Cl        F
质量分数/%	59.78    9.07        0.30        2.24       1.80

II.“浸出”时，大部分锌元素以Zn(NH₃)₄²⁺ 形式进入溶液，同时部分Pb、Cu、F元素也进入溶液中。

（1）Zn的原子序数为30，其在元素周期表中的位置为__________。

（2）“浸出”时，氧化锌发生反应的离子方程式为_______________________；“浸出”时温度不宜过高，其原因为____________________________________________。

（3）若“浸出”后，所得溶液中c(F^-)＝0.02mol·L^-1，向其中加入等体积的氯化钙溶液(忽略溶液体积变化），使F^- 沉淀完全即溶液中c(F^-)＜10^-5 mol·L^-1，则所加氯化钙溶液的浓度度最小为_____________。已知：Ksp((CaF₂)=3.45×10^-11

（4）“置换”时，所得置换渣中除了含Zn外，还含有___________；“净化”时，利用活性炭的_________性，除去溶液中残留的有机物。

（5）“沉淀”时，可得到滤渣Zn(NH₃)Cl₂。所加盐酸过量时，会导致沉淀部分溶解甚至消失，其化学方程式为_________________________________。

（6）将滤液1和滤液2合并，经浓缩后，可返回至__________(填流程中的操作名称)循环利用。

（7）“一次水解”时，产物为Zn(OH)_xCl_y，。取10.64g该水解产物，经二次水解、煅烧后，可得活性氧化锌8.1 g(假设各步均转化完全)。则一次水解产物的化学式为_____________。

Answer

第4周期ⅡB族 ZnO+2NH3+2NH4+=Zn(NH3)42++H2O 或 ZnO+2NH3·H20+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O 避免氨水的分解与挥发 0.70mol·L-1 Pb、Cu 吸附 Zn(NH3)2Cl2+2HCl=ZnCl2+2NH4Cl 浸出 Zn(OH)1.6Cl0.4

【解析】（1）Zn的原子序数为30，其在元素周期表中的位置为第4周期ⅡB族。（2）“浸出”时，氧化锌发生反应的离子方程式为 ZnO+2NH3+2NH4+=Zn(NH3)42++H2O 或 ZnO+2NH3·H20+2NH4+=Zn(NH3)42++3H2O ；“浸出”时温度不宜过高，其原因为避免氨水的分解与挥发。（3）取1Lc(F-)＝0.02mol·L-1浸出液，加1L氯化钙溶液，令c（Ca2＋）为xmol/l，混合后溶液体积为2L，溶液中留下的n（F－）=2L×10-5 mol·L-1=2×10-5 mol，沉淀的n（F－）=0.02mol·L-1×1L-2×10-5 mol=0.02mol，沉淀的n（Ca2＋）=0.01mol，Ksp((CaF2)=c（Ca2＋）．c2（F－）=3.45×10-11，余下的溶液中c（Ca2＋）=3.45×10-11/(10-5)2=0.345mol·L－1，余下的溶液中n（Ca2＋）=0.345mol·L－1×2L=0.69mol，故加入的c（Ca2＋）=（0.69mol+0.01mol）/1L=0.70mol·L-1。使F- 沉淀完全即溶液中c(F-)＜10-5 mol·L-1，则所加氯化钙溶液的浓度度最小为0.70mol·L-1。（4）Zn的活泼性强于Pb、Cu，“置换”时，所得置换渣中除了含Zn外，还含有Pb、Cu；“净化”时，利用活性炭的吸附性，除去溶液中残留的有机物。（5）“沉淀”时，可得到滤渣Zn(NH3)Cl2。所加盐酸过量时，会导致沉淀部分溶解甚至消失，其化学方程式为Zn(NH3)2Cl2+2HCl=ZnCl2+2NH4Cl。（6）将滤液1和滤液2合并，经浓缩后，含有氯化铵等，可返回至浸出循环利用。（7）n(ZnO)=8.1g/81g·mol－1=0.1mol，M（Zn(OH)xCly）=10.64g/0.1mol=106.4g·mol－1，x+y=2，65+17x+35.5y=10.64g，解得：x=1.6,y=0.4,则一次水解产物的化学式为Zn(OH)1.6Cl0.4