Question

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

Ⅰ、硫酸鋅晶體的制備

該興趣小組同學設計了如下流程：

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晶水

③幾種物質沉淀時的pH如下表：

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

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

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

（3）加H2O2的目的是將酸浸后的Fe2+氧化成Fe3+，其反應方程式為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)點是_________；

（4）加入ZnO調節(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”主要過程為：①_________________ 、冷卻結晶、過濾，加入酒精洗滌，重復幾次，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、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)組成的測定

學習小組取5.74g硫酸鋅晶體(ZnSO4·xH2O)進行加熱分解，獲得相關數據，并繪制成剩余固體質量一溫度的關系圖。

（7）280℃時，固體完全失去結晶水。根據圖中數據，計算ZnSO4·xH2O中x的值為_____________；（請寫出計算過程）

（8）加熱過程中，硫酸鋅晶體分步失去結晶水。請寫出60℃到80℃時反應方程式_________。

Answer 1

【答案】 復分解 90℃ 240 不引入新的雜質 控制反應只生成氫氧化鐵而不生成其他沉淀 過量的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】

氧化鋅和硫酸反應生成硫酸鋅和水，硫酸鋅晶體受熱易逐步失去結晶水。

（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生成硫酸鋅和水，對應的化學方程式為，是兩種化合物相互交換成分生成兩種新的化合物，屬于 復分解反應。

（2））酸浸時溫度和時間對鋅浸出率的影響見圖2．為了提高鋅的浸出率，根據圖可以看出反應的最佳溫度是 90℃，最佳時間是 240min。
（3）根據質量守恒定律，原子個數反應前后不變，故化學式為1個硫原子和4個氧原子，2個氫原子，化學式為，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)點是不引入新的雜質。
（4）根據物質沉淀時的pH表，可知加入ZnO調節(jié)溶液的pH約為4的目的是控制反應只生成氫氧化鐵而不生成其他沉淀。
（5）過程中加入過量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 過量的Zn和生成的Cu。
（6）流程中“一系列操作”主要過程為：①蒸發(fā)濃縮或者加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，加入酒精洗滌，重復幾次，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、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根據給出的信息：硫酸鋅晶體受熱易逐步失去結晶水，所以低溫烘干的原因是 防止晶體脫水。

（7）280℃時，固體完全失去結晶水。根據圖中數據，即5.74g晶體加熱至完全失去結晶水后質量為3.22g。ZnSO4xH2O中硫酸和水的分子個數比為

，即x的值為 7。
（8）加熱過程中，硫酸鋅晶體分步失去結晶水。60℃是對應的是硫酸和水的分子個數比為

，即此時物質為ZnSO46H2O，到80℃時硫酸和水的分子個數比為，所以對應物質為ZnSO4H2O，所以對應的反應方程式為。