Question

【題目】硫酸鋅被廣泛應用于醫藥領域和工農業生產。工業上由氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生產ZnSO47H2O的一種流程如圖：

（1）步驟Ⅰ的操作是____________。

（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____________________________________。

（3）步驟Ⅲ中，加入鋅粉的作用是______________。

（4）取28.70 g ZnSO47H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如下圖所示。實驗室中應置于____________（填儀器名稱）焙燒樣品。分析數據，100℃時發生反應的化學方程式為 ______________________________；680℃時所得固體的化學式為__________（填字母符號）。

a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4H2O

Answer 1

【答案】過濾 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 除去Cu2+ 坩堝 ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O b

【解析】

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，濾液為硫酸鋅和硫酸鉀，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到ZnSO47H2O晶體；據以上分析解答。

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，濾液為硫酸鋅和硫酸鉀，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到ZnSO47H2O晶體；

（1）ZnSiO3與稀硫酸反應生成硅酸不溶于水，分離濾渣和溶液通常用過濾的方法。綜上所述，本題答案是：過濾。

（2）在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，高錳酸鉀與Fe2+發生氧化還原反應，生成 Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀，則反應的離子方程式為：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+；綜上所述，本題答案是：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。

（3）步驟Ⅲ中，向濾液中加入鋅粉，可以與Cu2+反應置換出銅，從而除去Cu2+；綜上所述，本題答案是：除去Cu2+。

（4）實驗室中焙燒樣品應該在坩堝中進行；設ZnSO47H2O在100℃時分解為ZnSO4（7-x）H2O和H2O；根據方程式可知：

ZnSO47H2O ZnSO4 （7-x）H2O+ x H2O；

287 固體質量減小18x

28.7 固體質量減小 28.7-17.9

解之得x=6，即加熱分解后生成ZnSO4 H2O，所以該反應的方程式為ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O；28.70g ZnSO47H2O的物質的量為28.7/287=0.1mol，由Zn元素守恒可以知道，生成ZnSO4H2O或ZnSO4或ZnO時，物質的量均為0.1mol，若生成Zn3O(SO4)2時，其物質的量為0.1/3=1/30mol；

a項，若得ZnO，其質量為0.1×81=8.10g，對應的溫度為930℃，故不選a項；

b項，若生成Zn3O(SO4)2，其質量為1/30×403=13.43g，對應溫度為680℃，故選b項；

c項，若得ZnSO4，其質量為0.1×161=16.10g，對應溫度為250℃，故不選c項；

d項，若得ZnSO4H2O，其質量為其質量為0.1×179=17.9g ，對應溫度為100℃，故不選d項。

結合以上分析可知，本題選b。

綜上所述，本題答案是：坩堝； ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O ；b。