Question

硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）生产ZnSO₄•7H₂O的一种流程如图：

（1）步骤Ⅰ的操作是_____，滤渣X的成分是_____ 。

（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是__。

（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，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中，加入锌粉的作用是__。

（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：

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

从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为__、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_____。

（6）取28.70 g ZnSO₄•7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680℃时所得固体的化学式为__。

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

Answer

过滤 H2SiO3 升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率 3Fe2++MnO+8H2O=3Fe（OH）3↓+MnO（OH）2↓+5H+ 除去Cu2+ 60℃条件下蒸发浓缩 降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解 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，再加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，滤液为硫酸锌和硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4⋅7H2O晶体。

(1)分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，滤渣X为硅酸沉淀；

(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，通入高温水蒸气，温度升高，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，高锰酸钾与Fe2+发生氧化还原反应，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，反应的离子方程式为：3Fe2++MnO+8H2O=3Fe（OH）3↓+MnO（OH）2↓+5H+；

(4)步骤Ⅲ：向滤液中加入锌粉，置换出铜，滤液为硫酸锌和硫酸钾，所以加入锌粉的作用是除去Cu2+；

(5)从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、过滤结晶、过滤、洗涤、烘干等操作，由于ZnSO4⋅7H2O易分解，所以烘干操作需在减压低温条件下进行；

故答案为：60℃条件下蒸发浓缩；降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解；

(6)28.70gZnSO4•7H2O的物质的量为0.1mol，由Zn元素守恒可知，生成ZnSO4•7H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O(SO4)2时，物质的量均为0.1mol；若得ZnSO4•H2O的质量为17.90g(100℃)；若得ZnSO4的质量为16.10g(250℃)；若得ZnO的质量为8.10g(930℃)；据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2；

故答案为：b。