Question

医用ZnSO₄·7H₂O内服做催吐剂，外服做滴眼液，用途广泛。工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS、含少量FeS、MnS、CdS、NiS等杂质)为原料，制备流程如图：

0.1mol/L金属阳离子沉淀的pH如表：

金属离子	Mn^2+	Fe^2+	Fe^3+	Zn^2+	Ni^2+	Cd^2+
开始沉淀pH	8.1	6.7	1.9	6.1	7.2	7.7
完全沉淀pH	10.1	9.0	3.2	8.2	9.2	9.7

(1)灼烧闪锌矿会产生有毒气体，分子式为_________，操作1需要90℃下反应20min，目的是_____。

(2)滴入KMnO₄溶液、控制pH=4可以除去Fe³⁺、Mn²⁺元素，实验中除尽Fe、Mn的标志是_______，写出除去Mn²⁺的离子方程式________。

(3)加入纯Zn可以除去Cd²⁺、Ni²⁺，薄层色谱的原理和纸层析类似，某实验小组利用薄层色谱监控不同时间Zn和Cd²⁺、Ni²⁺反应进程如图，还需要加入Zn粉的是____(填字母)。

(4)滤液3得到ZnSO₄·7H₂O涉及如下部分步骤，选择正确的操作并排序：a→_____→______→_____→_____→f。

a.取滤液于100mL的烧杯

b.滴加2mol/L硫酸调节pH约为1

c.滴加2mo/LNaOH调节pH约为6.1

d.加热蒸发出现晶膜

e.冷却结晶

f.减压抽滤

g.加热蒸发、趁热过滤

h.将溶液转移蒸发皿

(5)ZnSO₄·7H₂O样品中Zn²⁺含量测定如下：准确称量mg样品溶解、配制100.00mL溶液，取25.00mL于锥形瓶，滴加pH=10的氨水—氯化铵的缓冲溶液，用铬黑T做指示剂滴到终点、消耗0.10mol/L、VmL的EDTA，EDTA和Zn²⁺反应简写为：EDTA+Zn²⁺=Zn(EDTA)，取蒸馏水25.00mL于锥形瓶，滴加pH=10的氨水—氯化铵的缓冲溶液，用铬黑T做指示剂滴到终点、消耗0.10mol/L、V₀mL的EDTA，计算ZnSO₄·7H₂O样品的纯度_____。

Answer

SO2 为了让硫酸与固体充分反应 溶液变为无色并不再产生沉淀 3Mn2++2MnO4-+2H2O =5MnO2+4H+ AC b h d e

【解析】

工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS、含少量FeS、MnS、CdS、NiS等杂质)为原料，通入空气进行灼烧，发生反应2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2得到氧化锌等，向灼烧后的固体中加入硫酸， 得到硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镉、硫酸镍和硫酸锰等；加入高锰酸钾溶液，氧化亚铁离子，控制pH除去Fe3+、Mn2+元素，再加入锌发生置换反应除去镉和镍，最后经过一系列操作得到ZnSO4·7H2O。

(1)综上分析，灼烧闪锌矿会产生有毒气体的分子式为SO2，操作1需要90℃下反应20min，目的是为了让硫酸与固体充分反应。

(2)滴入KMnO4溶液、控制pH=4，使Fe3+转换为氢氧化铁沉淀，Mn2+与高锰酸根离子反应3Mn2++2MnO4-+2H2O =5MnO2+4H+，当实验中溶液变为无色并不再产生沉淀时说明除尽Fe、Mn。

(3)加入纯Zn后若Cd2+、Ni2+完全除去，则薄层色谱中只会出现一个点，即锌离子，故根据图示可知还需要加入Zn粉的是AC。

(4)滤液3的主要成分为硫酸锌，为得到ZnSO4·7H2O，取滤液于100mL的烧杯，为防止锌离子水解，滴加2mol/L硫酸调节pH约为1，将溶液转移蒸发皿, 加热蒸发出现晶膜，冷却结晶，最后减压抽滤得到晶体。

(5)准确称量mg样品溶解、配制100.00mL溶液，取25.00mL于锥形瓶，滴加pH=10的氨水—氯化铵的缓冲溶液，用铬黑T做指示剂滴到终点、消耗0.10mol/L、VmL的EDTA，EDTA和Zn2+反应简写为：EDTA+Zn2+=Zn(EDTA)，取蒸馏水25.00mL于锥形瓶，滴加pH=10的氨水—氯化铵的缓冲溶液，用铬黑T做指示剂滴到终点、消耗0.10mol/L、V0mL的EDTA，则锌离子消耗的EDTA的物质的量为0.1mol/L(V-V0)10-3，则样品中锌离子的物质的量为0.1mol/L(V-V0)10-3，其ZnSO4·7H2O质量为0.1mol/L(V-V0)10-3L4287g/mol=0.1148 (V-V0)，则样品的纯度为%。