Question

【题目】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ZnSO47H2O的一种流程如图：

（1）步骤Ⅰ的操作是____________。

（2）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____________________________________。

（3）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。

（4）取28.70 g ZnSO47H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。实验室中应置于____________（填仪器名称）焙烧样品。分析数据，100℃时发生反应的化学方程式为 ______________________________；680℃时所得固体的化学式为__________（填字母符号）。

a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4H2O

Answer 1

【答案】过滤 3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 除去Cu2+ 坩埚 ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O 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ZnSO47H2O晶体；据以上分析解答。

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ZnSO47H2O晶体；

（1）ZnSiO3与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，分离滤渣和溶液通常用过滤的方法。综上所述，本题答案是：过滤。

（2）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+；综上所述，本题答案是：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。

（3）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+；综上所述，本题答案是：除去Cu2+。

（4）实验室中焙烧样品应该在坩埚中进行；设ZnSO47H2O在100℃时分解为ZnSO4（7-x）H2O和H2O；根据方程式可知：

ZnSO47H2O ZnSO4 （7-x）H2O+ x H2O；

287 固体质量减小18x

28.7 固体质量减小 28.7-17.9

解之得x=6，即加热分解后生成ZnSO4 H2O，所以该反应的方程式为ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O；28.70g ZnSO47H2O的物质的量为28.7/287=0.1mol，由Zn元素守恒可以知道，生成ZnSO4H2O或ZnSO4或ZnO时，物质的量均为0.1mol，若生成Zn3O(SO4)2时，其物质的量为0.1/3=1/30mol；

a项，若得ZnO，其质量为0.1×81=8.10g，对应的温度为930℃，故不选a项；

b项，若生成Zn3O(SO4)2，其质量为1/30×403=13.43g，对应温度为680℃，故选b项；

c项，若得ZnSO4，其质量为0.1×161=16.10g，对应温度为250℃，故不选c项；

d项，若得ZnSO4H2O，其质量为其质量为0.1×179=17.9g ，对应温度为100℃，故不选d项。

结合以上分析可知，本题选b。

综上所述，本题答案是：坩埚； ZnSO47H2O ZnSO4 H2O+6H2O ；b。