Question

（12分）硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）生产ZnSO₄·7H₂O的一种流程如下：

⑴步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作。
①酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是     。
②过滤时，为防止堵塞，过滤装置需经常用氢氧化钠溶液清洗，其清洗原理是
     （用化学方程式表示）。
⑵步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)₃和MnO(OH)₂两种沉淀，该反应的离子方程式为     。
⑶步骤Ⅲ所得滤渣C的主要成分是     。
⑷取28.70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。

①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行，其原因是     。
②680 ℃时所得固体的化学式为     。
a．ZnO     b．Zn₃O(SO₄)₂     c．ZnSO₄     d．ZnSO₄·H₂O

Answer 1

⑴①升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率
②H₂SiO₃+2NaOH＝Na₂SiO₃+2H₂O
⑵3Fe²⁺+MnO₄^—+8H₂O＝3Fe(OH)₃↓+MnO(OH)₂↓+5H⁺
⑶Cu（Zn）
⑷①降低烘干的温度，防止ZnSO₄·7H₂O分解  ②b  （每空2分，共12分）

试题分析：⑴①酸浸时，不断通入高温水蒸气可使反应液的温度升高，使反应物充分混合，以加快反应速率。
②用氢氧化钠溶液清洗过滤装置，目的是使反应生成的H₂SiO₃滤渣反应生成Na₂SiO₃溶解除去。
⑵根据题意首先满足得失电子守恒有3Fe²⁺+MnO₄^—――3Fe(OH)₃↓+MnO(OH)₂↓，满足电荷守恒有3Fe²⁺+MnO₄^—――3Fe(OH)₃↓+MnO(OH)₂↓+5H⁺（溶液pH约为5.1），最后满足原子守恒得3Fe²⁺+MnO₄^—+8H₂O＝3Fe(OH)₃↓+MnO(OH)₂↓+5H⁺。
⑶步骤Ⅲ：向含有Cu²⁺、Zn²⁺、SO₄^2-的滤液中加入锌粉，置换出铜，可能含有过量的锌粉。
⑷①由于ZnSO₄·7H₂O易分解，烘干时要适当降低温度。
②28.70 g ZnSO₄·7H₂O的物质的量为0.1mol，若得ZnSO₄·H₂O的质量为17.90g(100℃)；若得ZnSO₄的质量为16.10g(250℃)；若得ZnO的质量为8.10g(930℃)；据此通过排除法确定680 ℃时所得固体的化学式为Zn₃O(SO₄)₂。