Question

5．硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域．工业上有氧化锌（主要成分有ZnO，另含ZnSiO₃、FeCO₃、CuO等）生产ZnSO₄•7H₂O的一种流程如下：

（1）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升高温度，使反应物充分混合，以加快反应速率．
②步骤Ⅰ所得溶液中主要含有的金属阳离子为Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺．
③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H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O（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，再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO（OH）₂和氢氧化铁沉淀，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）①根据温度对反应速率的影响分析；
②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；
③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；

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，再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO（OH）₂和氢氧化铁沉淀，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）①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，
故答案为：升高温度，使反应物充分混合，以加快反应速率；
②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，滤液中主要含有的金属阳离子为：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
故答案为：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺；
③滤渣A为硅酸沉淀，用氢氧化钠溶液清洗过滤装置，目的是使反应生成的H₂SiO₃滤渣与氢氧化钠反应生成Na₂SiO₃溶解除去，其发生的反应为：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O，
故答案为：H₂SiO₃+2NaOH=Na₂SiO₃+2H₂O．

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．