Question

【題目】七水硫酸鋅別名皓礬，常用作媒染劑、收斂劑、木材防腐劑。工業上由氧化鋅礦(主要成分為ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生產ZnSO4·7H2O的流程如下：

在該流程中，相關離子生成氫氧化物的pH如表：

	開始沉淀時pH	完全沉淀時pH
Zn2+	5.4	6.4
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Cu2+	5.6	6.4

請回答下列問題：

(1)粉碎氧化鋅礦石的目的是______________；濾渣X的成分是________________。

(2)步驟Ⅱ中加入H2O2目的是：_______________，發生反應的離子方程式為：______________。

(3)“除鐵”步驟中加入試劑M調節溶液的pH，試劑M可以是________(填化學式，一種即可)，控制溶液的pH范圍為：_________。同時還需要將溶液加熱，其目的是：__________。

(4)濾渣Z的成分是____________。

(5)取28.70 g ZnSO4·7H2O(相對分子質量：287)加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如圖所示：

①步驟Ⅳ中的烘干操作需在減壓條件下進行，其原因是____________。

②680 ℃時所得固體的化學式為________________。

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

Answer 1

【答案】增大比表面積，加快反應速率、提高浸取率 H2SiO3 將Fe2+氧化成Fe3+，便于后續步驟中將鐵元素除去 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ZnO或ZnCO3或Zn(OH)2 3.2≤pH＜5.4 防止生成氫氧化鐵膠體，便于分離 Cu、Zn 降低烘干溫度，防止ZnSO4·7H2O失去結晶水 b

【解析】

(1)氧化鋅礦石粉碎可增大比表面積，加快反應速率、提高浸取率；在加H2SO4酸溶過程中，ZnSiO3與H2SO4會生成H2SiO3；

(2)在步驟Ⅱ中加入H2O2，會與溶液中的Fe2+發生氧化還原反應；

(3)要中和多余H2SO4并且不引入新雜質，可以加入ZnO或ZnCO3或Zn(OH)2等化合物；根據表格所知，Fe3+全部除盡，pH≥3.2，Zn2+開始沉淀，pH為5.4；加熱可以防止生成氫氧化鐵膠體，便于分離；

(4)為了將Cu2+全部置換出來，加入的鋅粉過量，濾渣Z中包含Cu和Zn；

(5)①由于ZnSO4·7H2O易失去結晶水，烘干時要適當降低溫度；

②根據圖像分析。

(1)氧化鋅礦石粉碎可增大比表面積，加快反應速率、提高浸取率；在加H2SO4酸溶過程中，ZnSiO3與H2SO4會生成H2SiO3，故濾渣X的成分為H2SiO3，故答案為：增大比表面積，加快反應速率、提高浸取率； H2SiO3；

(2)在步驟Ⅱ中加入H2O2，會與溶液中的Fe2+發生氧化還原反應，對應的離子方程式為：2Fe2＋+H2O2+2H＋2Fe3＋+2H2O，故答案為：將Fe2+氧化成Fe3+，便于后續步驟中將鐵元素除去；2Fe2＋+H2O2+2H＋2Fe3＋+2H2O；

(3)要中和多余H2SO4并且不引入新雜質，可以加入ZnO或ZnCO3或Zn(OH)2等化合物；根據表格所知，Fe3+全部除盡，pH≥3.2，Zn2+開始沉淀，pH為5.4，故pH的范圍為：3.2≤pH＜5.4；加熱可以防止生成氫氧化鐵膠體，便于分離，故答案為：ZnO或ZnCO3或Zn(OH)2； 3.2≤pH＜5.4；加熱可以防止生成氫氧化鐵膠體，便于分離；

(4)為了將Cu2+全部置換出來，加入的鋅粉過量，濾渣Z中包含Cu和Zn，故答案為：Cu、Zn；

(5)①由于ZnSO4·7H2O易失去結晶水，烘干時要適當降低溫度；

②n(ZnSO4·7H2O)= =0.1 mol，加熱過程中若得ZnSO4·H2O的質量為17.90 g(100 ℃)；若得ZnSO4的質量為16.10 g(250 ℃)；若得ZnO的質量為8.10 g(930 ℃)；據此通過排除法確定680 ℃時所得固體的化學式為Zn3O(SO4)2，故答案為：降低烘干溫度，防止ZnSO4·7H2O失去結晶水；b。