Question

硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）生产ZnSO₄•7H₂O的一种流程如图：

（1）步骤Ⅰ的操作是____________。

（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。

（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)₃和MnO(OH)₂两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。

（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。

（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	41.8	54.1	70.4	74.8	67.2	60.5

从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_________________________________。

（6）取28.70 g ZnSO₄•7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。

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

Answer

过滤 升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 除去Cu2+ 60℃条件下蒸发浓缩 降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解 b

【解析】氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)加稀硫酸溶解，过滤,滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁,再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌和硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4•7H2O

晶体，根据分析可回答下列问题：

(1)分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，因此所用的操作为过滤。答案为:过滤

(2) 氧化锌矿在加入稀硫酸溶解的同时不断通入高温水蒸气，可以升高温度、使反应物充分混合，从而加快反应速率。答案为：升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率

(3)在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,高锰酸钾与Fe2+发生氧化还原反应,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，则反应的离子方程式为: 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。答案为：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+

(4)步骤Ⅲ中，向滤液中加入锌粉,可以与Cu2+反应置换出铜，从而除去Cu2+。答案为：除去Cu2+

(5)从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作,因为ZnSO4•7H2O易分解,所以烘干操作需在减压低温条件下进行,因此，本题正确答案是:60条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度,防止ZnSO4•7H2O分解。答案为：60℃条件下蒸发浓缩、降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解

(6)28.70gZnSO4•7H2O的物质的量为0.1mol,由Zn元素守恒可以知道,生成ZnSO4•H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O(SO4)2时,物质的量均为0.1mol,若得ZnSO4•H2O的质量为17.90g(100℃);若得ZnSO4的质量为16.10g(250℃);若得ZnO的质量为8.10g(930℃);据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2；答案为：b