Question

硫酸锌是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工等行业。工业上由锌渣（主要成分为ZnO、FeO、CuO、CaO、SiO₂）为原料生产ZnSO₄·7H₂O的流程如图：

(1)“滤渣A”的主要成分是__。

(2) “反应Ⅰ”中，先加入NaClO反应的离子方程式为__。

(3) “反应Ⅰ”中，再加入NaOH调节合适的pH，则“滤渣B”的主要成分是__（填化学式）。

(4) “反应Ⅱ”中，加入的锌粉需用少量稀硫酸处理，原因是__。

(5)已知ZnSO₄溶液的溶解度随温度变化如图，从“滤液”中分离出ZnSO₄·7H₂O，涉及以下操作：a．在60℃蒸发溶剂；b．蒸发至溶液出现晶膜，停止加热；c．在100℃蒸发溶剂；d．冷却至室温；e．过滤。以上操作的正确顺序为：__（操作可重复使用）。

(6)取28.7g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量如下表：

温度/℃	100	250	680	930
质量/g	17.90	16.10	13.43	8.10

则680℃时所得固体的化学式为___(填字母标号)。

a．ZnSO₄·H₂O b．ZnSO₄c．Zn₃O(SO₄)₂d．ZnO

Answer

SiO2、CaSO4 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O Fe(OH)3 除去锌粉表面的氧化膜 cbabde c

【解析】

工业上往锌渣(主要成分为ZnO、FeO、CuO、CaO、SiO2)中加入硫酸，ZnO、FeO、CuO完全溶解转化为硫酸盐，CaO与硫酸反应转化为CaSO4沉淀，SiO2不反应，CaSO4、SiO2成为滤渣A；往滤液中加入NaClO，此时Fe2+被氧化为Fe3+，再加入NaOH溶液，Fe3+转化为Fe(OH)3，并成为滤渣B；再往滤液中加入锌粉，将溶液中的Cu2+还原为Cu；滤液经过蒸发结晶，便得到ZnSO4·7H2O晶体。

(1)由以上分析知，“滤渣A”的主要成分是SiO2、CaSO4；答案为：SiO2、CaSO4；

(2) “反应Ⅰ”中，先加入NaClO，将Fe2+氧化为Fe3+，此时溶液呈酸性，ClO-被还原为Cl-，反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；答案为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

(3) “反应Ⅰ”中，再加入NaOH调节合适的pH，此时Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3，则“滤渣B”的主要成分是Fe(OH)3；答案为：Fe(OH)3；

(4) “反应Ⅱ”中，发生的是Zn与Cu2+的置换反应，加入的锌粉需用少量稀硫酸处理，则稀硫酸应处理锌，以有利于锌与Cu2+的反应，原因是除去锌粉表面的氧化膜；答案为：除去锌粉表面的氧化膜；

(5)从图中可以看出，60℃前，ZnSO4的溶解度随温度升高而增大，60℃后，ZnSO4的溶解度随温度升高而减小。为便于蒸发水分，起初温度应控制在100℃，加热蒸发到溶液饱和时，再降温至60℃，再次蒸发水分，至饱和后，降低温度，获得晶体。由此可确定以上操作的正确顺序为：cbabde；答案为：cbabde；

(6)28.7g ZnSO4·7H2O，物质的量为=0.1mol，100℃时，固体物质的摩尔质量为=179g/mol，其为ZnSO4·H2O；250℃时，固体物质的摩尔质量为=161g/mol，其为ZnSO4；930℃时，固体物质的摩尔质量为=81g/mol，其为ZnO；所以680℃时，固体为Zn3O(SO4)2；答案为：Zn3O(SO4)2。