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：

（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 。

②过滤时为防堵塞，过滤装置需常用NaOH溶液清洗，其清洗原理是 (用化学方程式表示)。

（2）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 。

（3）步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是 。

（4）取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。

①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行，其原因是 。

②在图中C点，680 ℃时所得固体的化学式为 (填字母序号)。

a．ZnO b．ZnSO4 c．ZnSO4·H2O d．Zn3O(SO4)2

Answer 1

(14分，每空2分)（1）①升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率

② H2SiO3+2NaOH＝Na2SiO3+2H2O （2） 3Fe2++MnO4－+8H2O＝3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+

（3） Cu (Zn) （4） ①降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解 ②d

【解析】

试题分析：（1）①升高温度反应速率加快，因此酸浸时，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由于反应中产生硅酸，硅酸难溶于水，所以过滤容易防堵塞。由于硅酸能与氢氧化钠溶液反应，因此过滤时用NaOH溶液清洗原理用化学方程式表示为H2SiO3+2NaOH＝Na2SiO3+2H2O。

（2）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，其中铁元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子。Mn元素的化合价从+7价降低到+4价，得到3个电子，则根据电子得失守恒可知反应的离子方程式为3Fe2++MnO4－+8H2O＝3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。

（3）滤液中含有铜离子，加入锌粉可以把铜置换出来，则步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是铜和剩余的锌。

（4）①温度高，硫酸锌晶体易分解，所以步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行的原因是降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解。

②28.70g晶体的物质的量是28.70g÷287g/mol＝0.1mol，A点晶体质量变为17.90g，即减少10.8g，相当于结晶水的物质的量是10.8g÷18g/mol＝0.6mol，即A点化学式为ZnSO4·H2O。B点与A点相比固体质量又减少1.8g，说明此时完全失去结晶水，即B点化学式为ZnSO4。C点固体质量为13.43g，如果全部是氧化锌，则氧化锌的质量是8.1g≠13.43g，所以根据以上分析可知在图中C点，680 ℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与判断