Question

5．硫酸鋅被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥領(lǐng)域．工業(yè)上有氧化鋅（主要成分有ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）生產(chǎn)ZnSO₄•7H₂O的一種流程如下：

（1）步驟Ⅰ包括酸浸和過(guò)濾兩個(gè)操作．
①酸浸時(shí)，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．
②步驟Ⅰ所得溶液中主要含有的金屬陽(yáng)離子為Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺．
③過(guò)濾時(shí)，為防止堵塞，過(guò)濾裝置需經(jīng)常用氫氧化鈉溶液清洗，其清洗原理是H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．

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(guò)濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，再加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(guò)濾，濾液中含有硫酸銅和硫酸鋅，加鋅粉置換銅離子，過(guò)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(guò)濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體；
（1）①根據(jù)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；
②氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，過(guò)濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵；
③用氫氧化鈉溶液清洗過(guò)濾裝置，目的是使反應(yīng)生成的H₂SiO₃濾渣反應(yīng)生成Na₂SiO₃溶解除去；

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(guò)濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，再加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(guò)濾，濾液中含有硫酸銅和硫酸鋅，加鋅粉置換銅離子，過(guò)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(guò)濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體；
（1）①酸浸時(shí)，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，
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；
②氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，過(guò)濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，濾液中主要含有的金屬陽(yáng)離子為：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
故答案為：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
③濾渣A為硅酸沉淀，用氫氧化鈉溶液清洗過(guò)濾裝置，目的是使反應(yīng)生成的H₂SiO₃濾渣與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na₂SiO₃溶解除去，其發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O，
故答案為：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題以ZnSO₄•7H₂O的制備為知識(shí)背景，考查了基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、化學(xué)方程式的書寫、計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>