Question

【題目】硫酸鋅是一種重要的工業原料，廣泛用于農業、化工、電鍍等行業。工業上由鋅渣（主要成分為ZnO、FeO、CuO、PbO等）等工業廢料生產ZnSO4·7H2O的流程如下：

(1)“溶浸”操作中，選用“鋅渣”而不選擇氧化鋅礦粉的原因是______；該操作中不斷通入高溫水蒸氣的目的是________。

(2)“濾渣A”的主要成分是________。

(3)“反應Ⅰ”中，加入NaClO反應的離子方程式為___。

(4)“反應Ⅰ”中，再加入NaOH調節pH約為4.5，則“濾渣B”的主要成分是_____（填化學式）。（Ksp[Zn(OH)2]=3×10-17，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39）

(5)“反應Ⅱ”中，加入的鋅粉需用少量稀硫酸處理，原因是_________。

(6)取28.7gZnSO4·7H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質量如下表：

溫度/℃	100	250	680	930
質量/g	17.90	16.10	13.43	8.10

則680℃時所得固體的化學式為_________(填字母標號)。

A.ZnO B.Zn3O(SO4)2 C.ZnSO4 D.ZnSO4·H2O

Answer 1

【答案】降低生產成本，綜合利用資源 可使反應液的溫度升高，并使反應物充分混合，以加快反應速率 PbSO4 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O Fe(OH)3 除去鋅粉表面的氧化膜 B

【解析】

鋅渣中主要成分為ZnO、FeO、CuO、PbO等，向其中加入稀硫酸酸浸，ZnO轉化為ZnSO4，FeO轉化為FeSO4，CuO轉化為CuSO4進入溶液，而PbO則與硫酸反應產生難溶性的PbSO4，所以通過過濾，得到的濾渣A中含有PbSO4，濾液中含有ZnSO4、FeSO4、CuSO4，向該溶液中加入NaClO，可以將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，加入NaOH溶液調節pH，使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀進入濾渣B中，濾液中加入Zn粉，Cu2+與Zn發生置換反應產生Cu單質，過量的Zn及產生的Cu進入濾渣C中，溶液中含有ZnSO4，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶，就形成了ZnSO4·7H2O晶體，據此分析解答。

(1)鋅渣中含有ZnO，在“溶浸”操作中，選用“鋅渣”而不選擇氧化鋅礦粉的原因是降低生產成本，綜合利用資源；該操作中不斷通入高溫水蒸氣的目的是可使反應液的溫度升高，并使反應物充分混合，以加快反應速率；

(2)根據上述分析可知“濾渣A”的主要成分是PbSO4；

(3) “反應Ⅰ”中，加入具有強氧化性的NaClO，可以將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，反應的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

(4) “反應Ⅰ”中，再加入NaOH調節pH約為4.5，Fe3+與OH-轉化為Fe(OH)3沉淀，則“濾渣B”的主要成分是Fe(OH)3；

(5)“反應Ⅱ”中，加入的鋅粉需用少量稀硫酸處理，這是由于Zn容易被空氣中的O2氧化產生ZnO薄膜，使用硫酸可以除去鋅粉表面的氧化膜；

(6)n(ZnSO4·7H2O)=28.70g÷287g/mol=0.1mol，根據Zn元素守恒可知生成ZnO、ZnSO4、ZnSO4·H2O均為0.1mol，生成Zn3O(SO4)2時物質的量為×0.1mol；

若得ZnSO4H2O的質量為17.90g(分解溫度為100℃)；若得ZnSO4的質量為16.10g(分解溫度為250℃)；若得ZnO的質量為8.10g(分解溫度為930℃)；據此通過排除法確定680℃時所得固體的化學式為Zn3O(SO4)2，故合理選項是B。