题目内容
【题目】硫酸锌是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工、电镀等行业。工业上由锌渣（主要成分为ZnO、FeO、CuO、PbO等）等工业废料生产ZnSO4·7H2O的流程如下：
(1)“溶浸”操作中，选用“锌渣”而不选择氧化锌矿粉的原因是______；该操作中不断通入高温水蒸气的目的是________。
(2)“滤渣A”的主要成分是________。
(3)“反应Ⅰ”中，加入NaClO反应的离子方程式为___。
(4)“反应Ⅰ”中，再加入NaOH调节pH约为4.5，则“滤渣B”的主要成分是_____（填化学式）。（Ksp[Zn(OH)2]=3×10-17，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39）
(5)“反应Ⅱ”中，加入的锌粉需用少量稀硫酸处理，原因是_________。
(6)取28.7gZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量如下表：
温度/℃ | 100 | 250 | 680 | 930 |
质量/g | 17.90 | 16.10 | 13.43 | 8.10 |
则680℃时所得固体的化学式为_________(填字母标号)。
A.ZnO B.Zn3O(SO4)2 C.ZnSO4 D.ZnSO4·H2O
【答案】降低生产成本，综合利用资源 可使反应液的温度升高，并使反应物充分混合，以加快反应速率 PbSO4 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O Fe(OH)3 除去锌粉表面的氧化膜 B
【解析】
锌渣中主要成分为ZnO、FeO、CuO、PbO等，向其中加入稀硫酸酸浸，ZnO转化为ZnSO4，FeO转化为FeSO4，CuO转化为CuSO4进入溶液，而PbO则与硫酸反应产生难溶性的PbSO4，所以通过过滤，得到的滤渣A中含有PbSO4，滤液中含有ZnSO4、FeSO4、CuSO4，向该溶液中加入NaClO，可以将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入NaOH溶液调节pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀进入滤渣B中，滤液中加入Zn粉，Cu2+与Zn发生置换反应产生Cu单质，过量的Zn及产生的Cu进入滤渣C中，溶液中含有ZnSO4，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，就形成了ZnSO4·7H2O晶体，据此分析解答。
(1)锌渣中含有ZnO，在“溶浸”操作中，选用“锌渣”而不选择氧化锌矿粉的原因是降低生产成本，综合利用资源；该操作中不断通入高温水蒸气的目的是可使反应液的温度升高，并使反应物充分混合，以加快反应速率；
(2)根据上述分析可知“滤渣A”的主要成分是PbSO4；
(3) “反应Ⅰ”中，加入具有强氧化性的NaClO，可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；
(4) “反应Ⅰ”中，再加入NaOH调节pH约为4.5，Fe3+与OH-转化为Fe(OH)3沉淀，则“滤渣B”的主要成分是Fe(OH)3；
(5)“反应Ⅱ”中，加入的锌粉需用少量稀硫酸处理，这是由于Zn容易被空气中的O2氧化产生ZnO薄膜，使用硫酸可以除去锌粉表面的氧化膜；
(6)n(ZnSO4·7H2O)=28.70g÷287g/mol=0.1mol，根据Zn元素守恒可知生成ZnO、ZnSO4、ZnSO4·H2O均为0.1mol，生成Zn3O(SO4)2时物质的量为
×0.1mol；
若得ZnSO4H2O的质量为17.90g(分解温度为100℃)；若得ZnSO4的质量为16.10g(分解温度为250℃)；若得ZnO的质量为8.10g(分解温度为930℃)；据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2，故合理选项是B。
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