Question

(12分) 硫酸鋅被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥領(lǐng)域．工業(yè)上由氧化鋅礦(主要成分為ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生產(chǎn)ZnSO4·7H2O的一種流程如下：

（1）步驟Ⅰ包括酸浸和過濾兩個(gè)操作。

①酸浸時(shí)，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是 。

②過濾時(shí)為防堵塞，過濾裝置需常用NaOH溶液清洗，其清洗原理是 (用化學(xué)方程式表示)。

（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(yīng)的離子方程式為 。

（3）步驟Ⅲ所得濾渣Z的主要成分是 。

（4）取28.70 g ZnSO4·7H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如下圖所示。

①步驟Ⅳ中的烘干操作需在減壓條件下進(jìn)行，其原因是 。

②在圖中C點(diǎn)，680 ℃時(shí)所得固體的化學(xué)式為 (填字母序號(hào))。

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

Answer 1

(14分，每空2分)（1）①升高溫度、使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率

② H2SiO3+2NaOH＝Na2SiO3+2H2O （2） 3Fe2++MnO4－+8H2O＝3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+

（3） Cu (Zn) （4） ①降低烘干的溫度，防止ZnSO4·7H2O分解 ②d

【解析】

試題分析：（1）①升高溫度反應(yīng)速率加快，因此酸浸時(shí)，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是升高溫度、使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率。

②由于反應(yīng)中產(chǎn)生硅酸，硅酸難溶于水，所以過濾容易防堵塞。由于硅酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此過濾時(shí)用NaOH溶液清洗原理用化學(xué)方程式表示為H2SiO3+2NaOH＝Na2SiO3+2H2O。

（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，其中鐵元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子。Mn元素的化合價(jià)從+7價(jià)降低到+4價(jià)，得到3個(gè)電子，則根據(jù)電子得失守恒可知反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++MnO4－+8H2O＝3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。

（3）濾液中含有銅離子，加入鋅粉可以把銅置換出來，則步驟Ⅲ所得濾渣Z的主要成分是銅和剩余的鋅。

（4）①溫度高，硫酸鋅晶體易分解，所以步驟Ⅳ中的烘干操作需在減壓條件下進(jìn)行的原因是降低烘干的溫度，防止ZnSO4·7H2O分解。

②28.70g晶體的物質(zhì)的量是28.70g÷287g/mol＝0.1mol，A點(diǎn)晶體質(zhì)量變?yōu)?7.90g，即減少10.8g，相當(dāng)于結(jié)晶水的物質(zhì)的量是10.8g÷18g/mol＝0.6mol，即A點(diǎn)化學(xué)式為ZnSO4·H2O。B點(diǎn)與A點(diǎn)相比固體質(zhì)量又減少1.8g，說明此時(shí)完全失去結(jié)晶水，即B點(diǎn)化學(xué)式為ZnSO4。C點(diǎn)固體質(zhì)量為13.43g，如果全部是氧化鋅，則氧化鋅的質(zhì)量是8.1g≠13.43g，所以根據(jù)以上分析可知在圖中C點(diǎn)，680 ℃時(shí)所得固體的化學(xué)式為Zn3O(SO4)2。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備工藝流程圖的分析與判斷