Question

硫酸锌用于制造立德粉，并用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂等．现欲用氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）为原料生产ZnSO₄·7H₂O, 工艺流程如图l:

（l）步骤I的操作是_____，滤渣A的主要成分是_____。

（2）步骤I加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气，其目的是______。

（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾溶液，生成Fe(OH)₃和MnO(OH)₂两种沉淀，该反应的离子方程式为_____________。

（4）步骤Ⅲ得到的滤液中，阳离子是___________。（不考虑H⁺）

（5）步骤IV中的烘干操作需在减压低温条件下进行，其原因是_______。

（6）取28.70 gZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图2所示。650℃时所得固体的化学式为_______（填字母序号）。

a. ZnO      b. Zn₃O(SO₄)₂     c. ZnSO₄     d. ZnSO₄·H₂O

Answer

过滤 H2SiO3 升高温度，加快反应速率 3Fe2++MnO4-＋8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ Zn2+、K+ 防止ZnSO4·7H2O分解，并减少ZnSO4水解 b

【解析】氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)加稀硫酸溶解，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，反应生成硅酸不溶，过滤分离，滤液中加入高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4•7H2O晶体。

(1)步骤Ⅰ加入硫酸，加稀硫酸充分浸泡，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，ZnSiO3与硫酸反应生成硅酸不溶，过滤分离，得到滤渣A为H2SiO3，故答案为：过滤；H2SiO3；

(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行触浸时，需不断通入高温水蒸气，可增大反应的温度，使反应物充分混合，加快反应速率，故答案为：升高温度，使反应物充分混合，以加快反应速率；

(3)在PH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，该反应的离子方程式为：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+，故答案为：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+；

(4)步骤Ⅲ加锌粉置换铜离子，过滤得到硫酸锌和硫酸钾溶液，滤液中含有Zn2+，K+，故答案为：Zn2+、K+；

(5)ZnSO4•7H2O在温度较高时易失去结晶水，需在减压低温条件下干燥，故答案为：防止ZnSO4·7H2O分解，并减少ZnSO4水解；

(6)28.70 g ZnSO4•7H2O的物质的量为0.1mol，若得ZnSO4•H2O的质量为17.90g，则温度为100℃；若得ZnSO4的质量为16.10g，则温度为250℃；若得ZnO的质量为8.10g，则温度为930℃，据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2；故选b。

点睛：本题以ZnSO4•7H2O的制备为载体，考查了基本实验操作、氧化还原反应、化学反应速率的影响因素、陌生方程式的书写、化学计算等知识。(6)中注意利用特殊值进行解答是本题的易错点和难点。