Question

【題目】硫酸鋅是一種重要的工業原料，廣泛用于農業、化工等行業。工業上由鋅渣（主要成分為ZnO、FeO、CuO、CaO、SiO2）為原料生產ZnSO4·7H2O的流程如圖：

(1)“濾渣A”的主要成分是__。

(2) “反應Ⅰ”中，先加入NaClO反應的離子方程式為__。

(3) “反應Ⅰ”中，再加入NaOH調節合適的pH，則“濾渣B”的主要成分是__（填化學式）。

(4) “反應Ⅱ”中，加入的鋅粉需用少量稀硫酸處理，原因是__。

(5)已知ZnSO4溶液的溶解度隨溫度變化如圖，從“濾液”中分離出ZnSO4·7H2O，涉及以下操作：a．在60℃蒸發溶劑；b．蒸發至溶液出現晶膜，停止加熱；c．在100℃蒸發溶劑；d．冷卻至室溫；e．過濾。以上操作的正確順序為：__（操作可重復使用）。

(6)取28.7g ZnSO4·7H2O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．ZnSO4·H2O b．ZnSO4c．Zn3O(SO4)2d．ZnO

Answer 1

【答案】SiO2、CaSO4 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O Fe(OH)3 除去鋅粉表面的氧化膜 cbabde c

【解析】

工業上往鋅渣(主要成分為ZnO、FeO、CuO、CaO、SiO2)中加入硫酸，ZnO、FeO、CuO完全溶解轉化為硫酸鹽，CaO與硫酸反應轉化為CaSO4沉淀，SiO2不反應，CaSO4、SiO2成為濾渣A；往濾液中加入NaClO，此時Fe2+被氧化為Fe3+，再加入NaOH溶液，Fe3+轉化為Fe(OH)3，并成為濾渣B；再往濾液中加入鋅粉，將溶液中的Cu2+還原為Cu；濾液經過蒸發結晶，便得到ZnSO4·7H2O晶體。

(1)由以上分析知，“濾渣A”的主要成分是SiO2、CaSO4；答案為：SiO2、CaSO4；

(2) “反應Ⅰ”中，先加入NaClO，將Fe2+氧化為Fe3+，此時溶液呈酸性，ClO-被還原為Cl-，反應的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；答案為：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

(3) “反應Ⅰ”中，再加入NaOH調節合適的pH，此時Fe3+與OH-反應生成Fe(OH)3，則“濾渣B”的主要成分是Fe(OH)3；答案為：Fe(OH)3；

(4) “反應Ⅱ”中，發生的是Zn與Cu2+的置換反應，加入的鋅粉需用少量稀硫酸處理，則稀硫酸應處理鋅，以有利于鋅與Cu2+的反應，原因是除去鋅粉表面的氧化膜；答案為：除去鋅粉表面的氧化膜；

(5)從圖中可以看出，60℃前，ZnSO4的溶解度隨溫度升高而增大，60℃后，ZnSO4的溶解度隨溫度升高而減小。為便于蒸發水分，起初溫度應控制在100℃，加熱蒸發到溶液飽和時，再降溫至60℃，再次蒸發水分，至飽和后，降低溫度，獲得晶體。由此可確定以上操作的正確順序為：cbabde；答案為：cbabde；

(6)28.7g ZnSO4·7H2O，物質的量為=0.1mol，100℃時，固體物質的摩爾質量為=179g/mol，其為ZnSO4·H2O；250℃時，固體物質的摩爾質量為=161g/mol，其為ZnSO4；930℃時，固體物質的摩爾質量為=81g/mol，其為ZnO；所以680℃時，固體為Zn3O(SO4)2；答案為：Zn3O(SO4)2。