Question

粗氧化锌中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等杂质。工业上以粗氧化锌生产硫酸锌晶体（ZnSO₄·7H₂O）的工艺流程如下图所示：

　

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

请回答下列问题：

（1）操作③的名称是         ；

（2）加入适量锌粉的作用为         ；

（3）加入30%H₂O₂反应的离子方程式是         ；

（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝　   　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　     　。

Answer

（共14分）

（1）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥(每个1分，共3分)。

（2）使溶液中的Fe3+转化为Fe2+(2分)；除去Cu2+(2分)

（3）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O (3分)

（4）c3(H+)/c(Fe3+) （2分）； 防止生成Zn(OH)2（2分）

【解析】

试题分析：ZnO（CuO、Fe3O4、SiO2）在反应1中SiO2不与H2SO4，过滤（操作①）后得到含Fe3+、Zn2+、Fe2+、H+、SO42-溶液，加入适量锌粉2Fe3++Zn= 2Fe2+ +Zn2+、Cu2++ Zn= Cu +Zn2+，过滤（操作②）后Zn2+、Fe2+、SO42-溶液，加入30%H2O2 使Fe2+转化为Fe3+，加入适量Ca(OH)2调节溶液pH，使Fe3+沉淀，可得Zn SO4溶液。

从ZnSO4溶液得到硫酸锌晶体（ZnSO4·7H2O）应经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥。

锌粉可以发生2Fe3++Zn= 2Fe2+ +Zn2+、Cu2++ Zn= Cu +Zn2+的反应。

结合题中信息2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O。

由Fe3+ +3H2OFe (OH)3+3H+      K= c3(H+)/c(Fe3+)；当Ca(OH)2过量使溶液呈碱性时Zn2+会完全生成Zn(OH)2沉淀。

考点：本题以工艺流程为载体，考查元素及其化合物的性质及实验操作等相关知识、分析问题的能力。