Question

【題目】某興趣小組用廢舊鍍鋅鐵皮按下列流程制備七水硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)

相關(guān)信息如下：

①金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH，如圖A所示。

②ZnSO4的溶解度(物質(zhì)在100g水中溶解的質(zhì)量)隨溫度變化曲線如圖B所示。

請(qǐng)回答：

（1）為提高鍍鋅鐵皮中金屬離子的浸出率，除了可適當(dāng)增加硫酸的濃度，還可以采取的措施有：_______(任寫一條)。

（2）步驟Ⅱ中需加入過量H2O2，請(qǐng)用離子方程式表示H2O2的作用________。

（3）步驟Ⅲ中調(diào)節(jié)pH范圍為_______，調(diào)節(jié)pH宜選用的試劑為_______。

A．稀硫酸 B．氫氧化鋅 C．氫氧化鈉 D．氧化鋅

（4）檢驗(yàn)步驟Ⅲ所得濾液中是否含有Fe3+可采用的實(shí)驗(yàn)方法是_______。

（5）步驟Ⅳ需要用到下列所有操作：a．蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜 b．在60℃蒸發(fā)溶劑 c．冷卻至室溫 d．在100℃蒸發(fā)溶劑 e．過濾

請(qǐng)給出上述操作的正確順序______（操作可敢復(fù)使用)。

（6）步驟V中，某同學(xué)采用不同降溫方式進(jìn)行冷卻結(jié)都，測(cè)得ZnSO4·7H2O顆粒大小分布如圖所示。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了得到顆粒大小相對(duì)均的較大晶粒，宜選擇______方式進(jìn)行冷卻結(jié)晶。

A．快速降溫 B．級(jí)慢降溫 C．變速降溫

（7）ZnSO4可用于制備金屬鋅。用鋅和高鐵酸鉀制成的高鐵堿性電池，能儲(chǔ)存比普通堿性電池多50%的電能，已知該電池的總反應(yīng)是2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。該電池正極反應(yīng)式是________。

Answer 1

【答案】將鍍鋅鐵皮粉碎或加熱或攪拌 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.8≤pH<6.4 BD 取少量濾液，向其中滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色，則說明濾液中含有Fe3+，否則不含 dabace C 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-

【解析】

由題給流程圖可知，鍍鋅鐵皮中加入稀硫酸，鋅和鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和硫酸亞鐵，過濾得到含有硫酸鋅和硫酸亞鐵的濾液；向?yàn)V液中加入過量雙氧水，雙氧水將亞鐵離子氧化為鐵離子，加入氫氧化鋅或氧化鋅調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，過濾得到含有硫酸鋅的濾液；由圖B可知，控制蒸發(fā)溫度、冷卻結(jié)晶得到粗硫酸鋅晶體；粗硫酸鋅晶體通過重結(jié)晶操作獲得七水硫酸鋅晶體。

（1）為提高鍍鋅鐵皮中金屬離子的浸出率，除了可適當(dāng)增加硫酸的濃度，還可以采取加熱升高反應(yīng)溫度、粉碎鍍鋅鐵皮和攪拌等措施，故答案為：將鍍鋅鐵皮粉碎或加熱或攪拌；

（2）步驟Ⅱ中加入過量H2O2的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（3）由圖A可知，步驟Ⅲ中加入氫氧化鋅或氧化鋅調(diào)節(jié)溶液3.8≤pH<6.4，使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀，故答案為：3.8≤pH<6.4；BD；

（4）Fe3+與KSCN溶液反應(yīng)生成血紅色的硫氰化鐵溶液，檢驗(yàn)步驟Ⅲ所得濾液中是否含有Fe3+應(yīng)選用KSCN溶液，操作方法為取少量濾液，向其中滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色，則說明濾液中含有Fe3+，否則不含，故答案為：取少量濾液，向其中滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)榧t色，則說明濾液中含有Fe3+，否則不含；

（5）由圖B可知，要從溶液中得到粗產(chǎn)品，首先加熱蒸發(fā)，直到出現(xiàn)晶膜，達(dá)到飽和狀態(tài)并除去部分溶劑；因60℃時(shí)產(chǎn)品的溶解度最大，故接著在60℃下蒸發(fā)溶劑，并出現(xiàn)晶膜，達(dá)到飽和狀態(tài)，接著冷卻至室溫，使產(chǎn)品析出，最后過濾，使固液分離，得到粗產(chǎn)品，故操作的正確順序?yàn)?/span>dabace，故答案為：dabace；

（6）結(jié)合圖象可知在變速降溫的情況下得到的顆粒較大，答案選C，故答案為：C；

（7）由電池總反應(yīng)方程式可知，高鐵酸根在正極上放電發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe2O3，電極反應(yīng)式為2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-，故答案為：2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-。