Question

【題目】硫酸鋅被廣泛應用于醫藥領域和工農業生產。工業上由氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生產ZnSO47H2O的一種流程如圖：

（1）步驟Ⅰ的操作是____________。

（2）步驟Ⅰ加入稀硫酸進行酸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是______________。

（3）步驟Ⅱ中，在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀，該反應的離子方程式為____________________________________________。

（4）步驟Ⅲ中，加入鋅粉的作用是______________。

（5）已知硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關系如下表：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

從硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為________________、冷卻結晶、過濾。烘干操作需在減壓低溫條件下進行，原因是_________________________________。

（6）取28.70 g ZnSO47H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如圖所示。分析數據，680℃時所得固體的化學式為______。

a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4H2O

Answer 1

【答案】 過濾 升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 除去Cu2+ 60℃條件下蒸發濃縮 降低烘干的溫度，防止ZnSO47H2O分解 b

【解析】氧化鋅礦(主要成分為ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)加稀硫酸溶解，過濾,濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵,再加高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成MnO(OH)2和氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液中含有硫酸銅和硫酸鋅，加鋅粉置換銅離子，過濾，濾渣為Cu可能含有Zn，濾液為硫酸鋅和硫酸鉀，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到ZnSO47H2O

晶體，根據分析可回答下列問題：

(1)分離固體和液體通常用過濾的方法，ZnSiO3、與稀硫酸反應生成硅酸不溶于水，因此所用的操作為過濾。答案為:過濾

(2) 氧化鋅礦在加入稀硫酸溶解的同時不斷通入高溫水蒸氣，可以升高溫度、使反應物充分混合，從而加快反應速率。答案為：升高溫度、使反應物充分混合，以加快反應速率

(3)在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀,高錳酸鉀與Fe2+發生氧化還原反應,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀，則反應的離子方程式為: 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。答案為：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+

(4)步驟Ⅲ中，向濾液中加入鋅粉,可以與Cu2+反應置換出銅，從而除去Cu2+。答案為：除去Cu2+

(5)從溶液中獲得晶體通常用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干等操作,因為ZnSO47H2O易分解,所以烘干操作需在減壓低溫條件下進行,因此，本題正確答案是:60條件下蒸發濃縮，降低烘干的溫度,防止ZnSO47H2O分解。答案為：60℃條件下蒸發濃縮、降低烘干的溫度，防止ZnSO47H2O分解

(6)28.70gZnSO47H2O的物質的量為0.1mol,由Zn元素守恒可以知道,生成ZnSO4H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O(SO4)2時,物質的量均為0.1mol,若得ZnSO4H2O的質量為17.90g(100℃);若得ZnSO4的質量為16.10g(250℃);若得ZnO的質量為8.10g(930℃);據此通過排除法確定680℃時所得固體的化學式為Zn3O(SO4)2；答案為：b