Question

粗氧化锌中含少量CuO、Fe₃O₄、SiO₂等杂质。工业上以粗氧化锌生产硫酸锌晶体（ZnSO₄·7H₂O）的工艺流程如下图所示：

　

已知：常温下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9.7。

请回答下列问题：

（1）操作③的名称是         ；

（2）加入适量锌粉的作用为         ；

（3）加入30%H₂O₂反应的离子方程式是         ；

（4）加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，促进Fe³⁺水解，Fe³⁺水解反应的平衡常数表达式K＝　   　，Ca(OH)₂不能过量的原因是　     　。

 

Answer 1

【答案】

（共14分）

（1）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥(每个1分，共3分)。

（2）使溶液中的Fe³⁺转化为Fe²⁺(2分)；除去Cu²⁺(2分)

（3）2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O (3分)

（4）c³(H⁺)/c(Fe³⁺) （2分）； 防止生成Zn(OH)₂（2分）

【解析】

试题分析：ZnO（CuO、Fe₃O₄、SiO₂）在反应1中SiO₂不与H₂SO₄，过滤（操作①）后得到含Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、H⁺、SO₄^2-溶液，加入适量锌粉2Fe³⁺+Zn= 2Fe²⁺ +Zn²⁺、Cu²⁺+ Zn= Cu +Zn²⁺，过滤（操作②）后Zn²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-溶液，加入30%H₂O₂ 使Fe²⁺转化为Fe³⁺，加入适量Ca(OH)₂调节溶液pH，使Fe³⁺沉淀，可得Zn SO₄溶液。

从ZnSO₄溶液得到硫酸锌晶体（ZnSO₄·7H₂O）应经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥。

锌粉可以发生2Fe³⁺+Zn= 2Fe²⁺ +Zn²⁺、Cu²⁺+ Zn= Cu +Zn²⁺的反应。

结合题中信息2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O。

由Fe³⁺ +3H₂OFe (OH)₃+3H⁺      K= c³(H⁺)/c(Fe³⁺)；当Ca(OH)₂过量使溶液呈碱性时Zn²⁺会完全生成Zn(OH)₂沉淀。

考点：本题以工艺流程为载体，考查元素及其化合物的性质及实验操作等相关知识、分析问题的能力。