Question

5．硫酸鋅被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥領域．工業(yè)上有氧化鋅（主要成分有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操作．
①酸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是升高溫度，使反應物充分混合，以加快反應速率．
②步驟Ⅰ所得溶液中主要含有的金屬陽離子為Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺．
③過濾時，為防止堵塞，過濾裝置需經(jīng)常用氫氧化鈉溶液清洗，其清洗原理是H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O（用化學方程式表示）．

Answer 1

分析 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，再加高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成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、冷卻結晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體；
（1）①根據(jù)溫度對反應速率的影響分析；
②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；
③用氫氧化鈉溶液清洗過濾裝置，目的是使反應生成的H₂SiO₃濾渣反應生成Na₂SiO₃溶解除去；

解答 解：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，再加高錳酸鉀溶液與亞鐵離子反應生成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、冷卻結晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體；
（1）①酸浸時，不斷通入高溫水蒸氣可使反應液的溫度升高，使反應物充分混合，以加快反應速率，
故答案為：升高溫度，使反應物充分混合，以加快反應速率；
②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，濾液中主要含有的金屬陽離子為：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
故答案為：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
③濾渣A為硅酸沉淀，用氫氧化鈉溶液清洗過濾裝置，目的是使反應生成的H₂SiO₃濾渣與氫氧化鈉反應生成Na₂SiO₃溶解除去，其發(fā)生的反應為：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O，
故答案為：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O．

點評 本題以ZnSO₄•7H₂O的制備為知識背景，考查了基本實驗操作、氧化還原反應、化學反應速率的影響因素、化學方程式的書寫、計算等知識，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和實驗能力．