Question

【题目】某化学兴趣小组提出可以用废锌渣（主要成分是ZnO、FeO、Fe2O3、CuO）进行适当处理可制得硫酸锌晶体（ZnSO4·x H2O）。

Ⅰ、硫酸锌晶体的制备

该兴趣小组同学设计了如下流程：

已知：①硫酸锌晶体难溶于酒精

②硫酸锌晶体受热易逐步失去结晶水

③几种物质沉淀时的pH如下表：

物质	Fe（OH）3	Zn（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀时pH	1.48	6.2	5.2
完全沉淀时pH	3.2	8.0	6.4

（1）酸浸中生成硫酸锌的化学方程式为___________，属于________（填基本类型）反应。

（2）酸浸时温度和时间对锌浸出率的影响见下图。为了提高锌的浸出率，反应的最佳温度是__________℃，最佳时间是____________min；

（3）加H2O2的目的是将酸浸后的Fe2+氧化成Fe3+，其反应方程式为2FeSO4 + H2O2 + _____= Fe2(SO4)3 + 2H2O，KMnO4溶液也能将Fe2+氧化成Fe3+，并生成可溶性的锰盐，选择H2O2的优点是_________；

（4）加入ZnO调节溶液的pH约为4的目的是__________；

（5）流程中，滤渣Y的成分为_________________；

（6）流程中“一系列操作”主要过程为：①_________________ 、冷却结晶、过滤，加入酒精洗涤，重复几次，最后低温烘干，得到ZnSO4·xH2O；

②用酒精洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质、避免因水洗涤所造成的晶体损耗、_________；

③低温烘干的原因是_______________。

Ⅱ、硫酸锌晶体(ZnSO4·xH2O)组成的测定

学习小组取5.74g硫酸锌晶体(ZnSO4·xH2O)进行加热分解，获得相关数据，并绘制成剩余固体质量一温度的关系图。

（7）280℃时，固体完全失去结晶水。根据图中数据，计算ZnSO4·xH2O中x的值为_____________；（请写出计算过程）

（8）加热过程中，硫酸锌晶体分步失去结晶水。请写出60℃到80℃时反应方程式_________。

Answer 1

【答案】 复分解 90℃ 240 不引入新的杂质 控制反应只生成氢氧化铁而不生成其他沉淀 过量的Zn和生成的Cu 蒸发浓缩或者加热浓缩 酒精易挥发，便于快速晾干 防止晶体脱水 7

【解析】

氧化锌和硫酸反应生成硫酸锌和水，硫酸锌晶体受热易逐步失去结晶水。

（1）废锌渣（主要成分是ZnO、FeO、Fe2O3、CuO），酸浸中生成硫酸锌只能是氧化锌和硫酸反应生成硫酸锌和水，对应的化学方程式为，是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，属于 复分解反应。

（2））酸浸时温度和时间对锌浸出率的影响见图2．为了提高锌的浸出率，根据图可以看出反应的最佳温度是 90℃，最佳时间是 240min。
（3）根据质量守恒定律，原子个数反应前后不变，故化学式为1个硫原子和4个氧原子，2个氢原子，化学式为，溶液也能将Fe2+氧化成Fe3+，并生成可溶性的锰盐，选择H2O2的优点是不引入新的杂质。
（4）根据物质沉淀时的pH表，可知加入ZnO调节溶液的pH约为4的目的是控制反应只生成氢氧化铁而不生成其他沉淀。
（5）过程中加入过量X，之后得到的是硫酸锌，所以X为锌，目的是除去铜，滤渣Y的成分为 过量的Zn和生成的Cu。
（6）流程中“一系列操作”主要过程为：①蒸发浓缩或者加热浓缩、冷却结晶、过滤，加入酒精洗涤，重复几次，最后低温烘干，得到ZnSO4xH2O。
②用酒精洗涤的目的是洗去晶体表面的杂质、避免因水洗涤所造成的晶体损耗、酒精易挥发，便于快速晾干。
③根据给出的信息：硫酸锌晶体受热易逐步失去结晶水，所以低温烘干的原因是 防止晶体脱水。

（7）280℃时，固体完全失去结晶水。根据图中数据，即5.74g晶体加热至完全失去结晶水后质量为3.22g。ZnSO4xH2O中硫酸和水的分子个数比为

，即x的值为 7。
（8）加热过程中，硫酸锌晶体分步失去结晶水。60℃是对应的是硫酸和水的分子个数比为

，即此时物质为ZnSO46H2O，到80℃时硫酸和水的分子个数比为，所以对应物质为ZnSO4H2O，所以对应的反应方程式为。