Question

【題目】某化學(xué)興趣小組提出可以用廢鋅渣（主要成分是ZnO、FeO、Fe2O3、CuO）進(jìn)行適當(dāng)處理可制得硫酸鋅晶體（ZnSO4·x H2O）。

Ⅰ、硫酸鋅晶體的制備

該興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下流程：

已知：①硫酸鋅晶體難溶于酒精

②硫酸鋅晶體受熱易逐步失去結(jié)晶水

③幾種物質(zhì)沉淀時(shí)的pH如下表：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Zn（OH）2	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀時(shí)pH	1.48	6.2	5.2
完全沉淀時(shí)pH	3.2	8.0	6.4

（1）酸浸中生成硫酸鋅的化學(xué)方程式為___________，屬于________（填基本類(lèi)型）反應(yīng)。

（2）酸浸時(shí)溫度和時(shí)間對(duì)鋅浸出率的影響見(jiàn)下圖。為了提高鋅的浸出率，反應(yīng)的最佳溫度是__________℃，最佳時(shí)間是____________min；

（3）加H2O2的目的是將酸浸后的Fe2+氧化成Fe3+，其反應(yīng)方程式為2FeSO4 + H2O2 + _____= Fe2(SO4)3 + 2H2O，KMnO4溶液也能將Fe2+氧化成Fe3+，并生成可溶性的錳鹽，選擇H2O2的優(yōu)點(diǎn)是_________；

（4）加入ZnO調(diào)節(jié)溶液的pH約為4的目的是__________；

（5）流程中，濾渣Y的成分為_________________；

（6）流程中“一系列操作”主要過(guò)程為：①_________________ 、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，加入酒精洗滌，重復(fù)幾次，最后低溫烘干，得到ZnSO4·xH2O；

②用酒精洗滌的目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)、避免因水洗滌所造成的晶體損耗、_________；

③低溫烘干的原因是_______________。

Ⅱ、硫酸鋅晶體(ZnSO4·xH2O)組成的測(cè)定

學(xué)習(xí)小組取5.74g硫酸鋅晶體(ZnSO4·xH2O)進(jìn)行加熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，并繪制成剩余固體質(zhì)量一溫度的關(guān)系圖。

（7）280℃時(shí)，固體完全失去結(jié)晶水。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，計(jì)算ZnSO4·xH2O中x的值為_____________；（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

（8）加熱過(guò)程中，硫酸鋅晶體分步失去結(jié)晶水。請(qǐng)寫(xiě)出60℃到80℃時(shí)反應(yīng)方程式_________。

Answer 1

【答案】 復(fù)分解 90℃ 240 不引入新的雜質(zhì) 控制反應(yīng)只生成氫氧化鐵而不生成其他沉淀 過(guò)量的Zn和生成的Cu 蒸發(fā)濃縮或者加熱濃縮 酒精易揮發(fā)，便于快速晾干 防止晶體脫水 7

【解析】

氧化鋅和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水，硫酸鋅晶體受熱易逐步失去結(jié)晶水。

（1）廢鋅渣（主要成分是ZnO、FeO、Fe2O3、CuO），酸浸中生成硫酸鋅只能是氧化鋅和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為，是兩種化合物相互交換成分生成兩種新的化合物，屬于 復(fù)分解反應(yīng)。

（2））酸浸時(shí)溫度和時(shí)間對(duì)鋅浸出率的影響見(jiàn)圖2．為了提高鋅的浸出率，根據(jù)圖可以看出反應(yīng)的最佳溫度是 90℃，最佳時(shí)間是 240min。
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，原子個(gè)數(shù)反應(yīng)前后不變，故化學(xué)式為1個(gè)硫原子和4個(gè)氧原子，2個(gè)氫原子，化學(xué)式為，溶液也能將Fe2+氧化成Fe3+，并生成可溶性的錳鹽，選擇H2O2的優(yōu)點(diǎn)是不引入新的雜質(zhì)。
（4）根據(jù)物質(zhì)沉淀時(shí)的pH表，可知加入ZnO調(diào)節(jié)溶液的pH約為4的目的是控制反應(yīng)只生成氫氧化鐵而不生成其他沉淀。
（5）過(guò)程中加入過(guò)量X，之后得到的是硫酸鋅，所以X為鋅，目的是除去銅，濾渣Y的成分為 過(guò)量的Zn和生成的Cu。
（6）流程中“一系列操作”主要過(guò)程為：①蒸發(fā)濃縮或者加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，加入酒精洗滌，重復(fù)幾次，最后低溫烘干，得到ZnSO4xH2O。
②用酒精洗滌的目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)、避免因水洗滌所造成的晶體損耗、酒精易揮發(fā)，便于快速晾干。
③根據(jù)給出的信息：硫酸鋅晶體受熱易逐步失去結(jié)晶水，所以低溫烘干的原因是 防止晶體脫水。

（7）280℃時(shí)，固體完全失去結(jié)晶水。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，即5.74g晶體加熱至完全失去結(jié)晶水后質(zhì)量為3.22g。ZnSO4xH2O中硫酸和水的分子個(gè)數(shù)比為

，即x的值為 7。
（8）加熱過(guò)程中，硫酸鋅晶體分步失去結(jié)晶水。60℃是對(duì)應(yīng)的是硫酸和水的分子個(gè)數(shù)比為

，即此時(shí)物質(zhì)為ZnSO46H2O，到80℃時(shí)硫酸和水的分子個(gè)數(shù)比為，所以對(duì)應(yīng)物質(zhì)為ZnSO4H2O，所以對(duì)應(yīng)的反應(yīng)方程式為。