Question

14．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）為原料生產ZnSO₄•7H₂O，工藝流程如圖：

（1）步驟I的操作是酸浸和過濾，濾渣A的主要成分是H₂SiO₃．
（2）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，該反應的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺．
（3）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．
（4）取28.70g ZnSO₄•7H₂O加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如圖所示．680℃時固體的化學式為
b
a．ZnO b．Zn₃O（SO₄）₂ c．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，再加高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成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、冷卻結晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體，以此解答該題．

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，再加高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成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，得到濾渣A為H₂SiO₃，故答案為：酸浸和過濾；H₂SiO₃；
（2）在PH約為2.1的濾液中加入高錳酸鉀，與亞鐵離子反應生成MnO（OH）₂和氫氧化鐵沉淀，該反應的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺，
故答案為：3Fe²⁺+MnO₄^-+8H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO（OH）₂↓+5H⁺；
（3）ZnSO₄•7H₂O在溫度較高時易失去結晶水，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；
（4）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質的量為0.1mol，由Zn元素守恒可知，生成ZnSO₄•H₂O或ZnSO₄或ZnO或Zn₃O（SO₄）₂時，物質的量均為0.1mol，
若得ZnSO₄•H₂O的質量為17.90g（100℃）；
若得ZnSO₄的質量為16.10g（250℃）；
若得Zn₃O（SO₄）₂的質量為0.1mol×$\frac{1}{3}$×403=13.43g（680℃）；
若得ZnO的質量為8.10g（930℃）；
所以680℃時所得固體的化學式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b．

點評 本題以ZnSO₄•7H₂O的制備為知識背景，考查了基本實驗操作、氧化還原反應、化學反應速率的影響因素、化學方程式的書寫等知識，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和實驗能力．