Question

【題目】【安徽省黃山市2017屆高三第二次模擬考試理科綜合】

硫酸鋅用于制造立德粉，并用作媒染劑、收斂劑、木材防腐劑等．現(xiàn)欲用氧化鋅礦（主要成分為ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）為原料生產(chǎn)ZnSO4·7H2O, 工藝流程如圖l:

（l）步驟I的操作是_____，濾渣A的主要成分是_____。

（2）步驟I加入稀硫酸進行酸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣，其目的是______。

（3）步驟Ⅱ中，在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀溶液，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為_____________。

（4）步驟Ⅲ得到的濾液中，陽離子是___________。（不考慮H+）

（5）步驟IV中的烘干操作需在減壓低溫條件下進行，其原因是_______。

（6）取28.70 gZnSO4·7H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如圖2所示。650℃時所得固體的化學(xué)式為_______（填字母序號）。

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

Answer 1

【答案】 過濾 H2SiO3 升高溫度，加快反應(yīng)速率 3Fe2++MnO4-＋8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ Zn2+、K+ 防止ZnSO4·7H2O分解，并減少ZnSO4水解 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，反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離，濾液中加入高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應(yīng)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，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到ZnSO47H2O晶體。

(1)步驟Ⅰ加入硫酸，加稀硫酸充分浸泡，過濾，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵，ZnSiO3與硫酸反應(yīng)生成硅酸不溶，過濾分離，得到濾渣A為H2SiO3，故答案為：過濾；H2SiO3；

(2)步驟Ⅰ加入稀硫酸進行觸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣，可增大反應(yīng)的溫度，使反應(yīng)物充分混合，加快反應(yīng)速率，故答案為：升高溫度，使反應(yīng)物充分混合，以加快反應(yīng)速率；

(3)在PH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀，與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO(OH)2和氫氧化鐵沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+，故答案為：3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+；

(4)步驟Ⅲ加鋅粉置換銅離子，過濾得到硫酸鋅和硫酸鉀溶液，濾液中含有Zn2+，K+，故答案為：Zn2+、K+；

(5)ZnSO47H2O在溫度較高時易失去結(jié)晶水，需在減壓低溫條件下干燥，故答案為：防止ZnSO4·7H2O分解，并減少ZnSO4水解；

(6)28.70 g ZnSO47H2O的物質(zhì)的量為0.1mol，若得ZnSO4H2O的質(zhì)量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO4的質(zhì)量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質(zhì)量為8.10g，則溫度為930℃，據(jù)此通過排除法確定680℃時所得固體的化學(xué)式為Zn3O(SO4)2；故選b。

【名師點評】本題以ZnSO47H2O的制備為載體，考查了基本實驗操作、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、陌生方程式的書寫、化學(xué)計算等知識。(6)中注意利用特殊值進行解答是本題的易錯點和難點。