Question

2．对废锌渣（主要成分是ZnO、FeO、Fe₂O₃、CuO）进行适当处理可制得ZnSO₄•7H₂O，其流程如图．
（1）酸浸时温度和时间对锌浸出率的影响如表．

酸浸时间/h	酸浸温度/℃	锌浸出率/%
2	80	87
2	90	95
2	110	85.3
3	95	94.5
2.5	95	94

综合考虑，反应的最佳温度和时间是2h、90℃
（2）氧化时也可改通空气，其原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O．（用离子方程式表示）
（3）加入锌粉的目的是除去Cu²⁺．
（4）检验Fe³⁺是否除尽的方法是取第一次过滤后的滤液少许于试管中，加KSCN溶液，若溶液无血红色出现，则Fe³⁺已除尽．
（5）取14.35gZnSO₄•7H₂O加热分解，加热过程中，固体质量随温度的变化如图所示．写出从60℃到80℃时发生的反应ZnSO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnSO₄•H₂O+5H₂O．（用化学方程式表示）

Answer 1

分析 氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，加双氧水将与亚铁离子氧化成铁离子，加入氧化锌，调节溶液的pH值，使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO₄•7H₂O晶体，
（1）根据表中数据，结合锌浸出率最高的一组数据判断；
（2）空气的氧气可以氧化亚铁离子，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式；
（3）根据上面的分析可知，锌粉可以置换出铜，而除去溶液中的铜离子；
（4）铁离子遇KSCN溶液呈血红色，据此可以检验Fe³⁺；
（5）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物质的量为0.05mol，由Zn元素守恒可知，生成ZnSO₄•H₂O或ZnSO₄或ZnO或Zn₃O（SO₄）₂时，物质的量均为0.05mol，根据它们的质量确定产物的化学式，根据元素守恒可写出化学方程式．

解答 解：氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）加稀硫酸溶解，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，加双氧水将与亚铁离子氧化成铁离子，加入氧化锌，调节溶液的pH值，使铁离子生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO₄•7H₂O晶体，
（1）根据表中数据可知，当时间为2h、温度为90℃时锌浸出率最高为95%，所以反应的最佳温度和时间是，
故答案为：2h、90℃；
（2）空气的氧气可以氧化亚铁离子，反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（3）根据上面的分析可知，锌粉可以置换出铜，而除去溶液中的铜离子，
故答案为：除去Cu²⁺；
（4）铁离子遇KSCN溶液呈血红色，所以检验Fe³⁺是否除尽的方法是取第一次过滤后的滤液少许于试管中，加KSCN溶液，若溶液无血红色出现，则Fe³⁺已除尽，
故答案为：取第一次过滤后的滤液少许于试管中，加KSCN溶液，若溶液无血红色出现，则Fe³⁺已除尽；
（5）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物质的量为0.05mol，由Zn元素守恒可知，生成ZnSO₄•H₂O或ZnSO₄或ZnO时，物质的量均为0.05mol，它们的质量依次为8.95、8.05、4.15，所以此时产物的化学式应为ZnSO₄•H₂O，所以反应的化学方程式为ZnSO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnSO₄•H₂O+5H₂O，
故答案为：ZnSO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ZnSO₄•H₂O+5H₂O．

点评 本题以ZnSO₄•7H₂O的制备为知识背景，考查了基本实验操作、氧化还原反应、化学反应速率的影响因素、化学方程式的书写、计算等知识，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和实验能力．