Question

8．硫酸鋅用于制造立德粉，并用作媒染劑、收斂劑、木材防腐劑等．現(xiàn)欲用氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）為原料及以下工藝流程生產(chǎn)ZnSO₄•7H₂O．

（1）步驟Ⅰ的操作是酸浸和過濾，濾渣A的主要成分是H₂SiO₃（填化學(xué)式）．
（2）步驟Ⅰ加入稀硫酸進行酸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是升高溫度，使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率．
（3）步驟Ⅱ中，在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，生成Fe（OH）₃和MnO（OH）₂兩種沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺．
（4）步驟Ⅲ得到的濾液中，金屬陽離子是Zn²⁺（填離子符號）．
（5）步驟Ⅳ中的烘干操作需在減壓低溫條件下進行，其原因是降低烘干的溫度，防止ZnSO₄•7H₂O分解．
（6）取28.70g ZnSO₄•7H₂O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如下圖所示．

680℃時所得固體的化學(xué)式為b（填字母序號）．
a．ZnO　b．Zn₃O（SO₄）₂c．ZnSO₄   d．ZnSO₄•H₂O．

Answer 1

分析 氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，過濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離，濾液中加入高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO（OH）₂和氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液中含有硫酸銅和硫酸鋅，加鋅粉置換銅離子，過濾，濾渣為Cu可能含有Zn，濾液為硫酸鋅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體．
（1）ZnSiO₃與硫酸反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離；
（2）不斷通入高溫水蒸氣可使反應(yīng)液的溫度升高，使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率；
（3）在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，亞鐵離子被氧化，生成Fe（OH）₃和MnO（OH）₂兩種沉淀，配平書寫離子方程式；
（4）步驟Ⅲ加鋅粉置換銅離子，過濾得到硫酸鋅溶液；
（5）ZnSO₄•7H₂O在溫度較高時易失去結(jié)晶水；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，分別計算分解生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量，結(jié)合溫度進行判斷．

解答 解：氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，過濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離，濾液中加入高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO（OH）₂和氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液中含有硫酸銅和硫酸鋅，加鋅粉置換銅離子，過濾，濾渣為Cu可能含有Zn，濾液為硫酸鋅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體．
（1）步驟Ⅰ加入硫酸，加稀硫酸充分浸泡，過濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，ZnSiO₃與硫酸反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離，得到濾渣A為H₂SiO₃，
故答案為：酸浸和過濾；H₂SiO₃；
（2）步驟Ⅰ加入稀硫酸進行觸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣，可增大反應(yīng)的溫度，使反應(yīng)物充分混合，加快反應(yīng)速率，
故答案為：升高溫度，使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率；
（3）在PH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO（OH）₂和氫氧化鐵沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為：3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺，
故答案為：3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺；
（4）步驟Ⅲ加鋅粉置換銅離子，過濾得到硫酸鋅溶液，濾液中含有Zn²⁺，
故答案為：Zn²⁺；
（5）ZnSO₄•7H₂O在溫度較高時易失去結(jié)晶水，需在減壓低溫條件下干燥，
故答案為：降低烘干的溫度，防止ZnSO₄•7H₂O分解；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO₄的質(zhì)量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質(zhì)量為8.10g，則溫度為930℃，據(jù)此通過排除法確定680℃時所得固體的化學(xué)式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b．

點評 本題以ZnSO₄•7H₂O的制備為載體，考查了基本實驗操作、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、陌生方程式的書寫、化學(xué)計算等知識，（6）中注意利用特殊值進行解答，題目難度中等．