题目内容
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 ．
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=
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质，加入硫酸，CuO、Fe3O4能够反应生成ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3，SiO2不和硫酸反应，加入锌粉后，由于锌粉具有还原性，能把三价铁离子还原成二价铁离子，同时把铜离子还原成铜单质析出，再加入H2O2，H2O2有强氧化性，能氧化二价铁离子为三价铁离子，方便把铁以氢氧化铁的形式除去，最后得到的溶液为ZnSO4溶液，据此解答．
解答：
解：（1）粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质，加入硫酸，溶液中有铜离子、三价铁离子和锌离子等，加入锌粉后铜被置换出来，加入双氧水后溶液中只有硫酸锌，从溶液中得到固体硫酸锌需要经过蒸发、结晶、干燥等操作过程；
故答案为：蒸发、结晶、干燥；
（2）粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质，加入硫酸，溶液中有铜离子、三价铁离子和锌离子等，锌粉具有还原性，能把三价铁离子还原成二价铁离子，同时把铜离子还原成铜单质析出；
故答案为：使溶液中的Fe3+转化为Fe2+；除去Cu2+；
（3）H2O2具有强氧化性，能氧化二价铁离子为三价铁离子，方便把铁以氢氧化铁的形式除去，发生的离子反应方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（4）Fe3+水解反应的方程式为 Fe3++3H2O=Fe（OH）3+3H+，根据平衡常数概念，Fe3+水解反应的平衡常数表达式K=
；
加入适量Ca（OH）2调节溶液pH，是PH值小于6.5即可，若碱性过强，Zn（OH）2也会沉淀，使得硫酸锌晶体（ZnSO4?7H2O）量减少．
故答案为：
； 防止生成Zn（OH）2．
故答案为：蒸发、结晶、干燥；
（2）粗氧化锌中含少量CuO、Fe3O4、SiO2等杂质，加入硫酸，溶液中有铜离子、三价铁离子和锌离子等，锌粉具有还原性，能把三价铁离子还原成二价铁离子，同时把铜离子还原成铜单质析出；
故答案为：使溶液中的Fe3+转化为Fe2+；除去Cu2+；
（3）H2O2具有强氧化性，能氧化二价铁离子为三价铁离子，方便把铁以氢氧化铁的形式除去，发生的离子反应方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（4）Fe3+水解反应的方程式为 Fe3++3H2O=Fe（OH）3+3H+，根据平衡常数概念，Fe3+水解反应的平衡常数表达式K=
| c3(H+) |
| c(Fe3+) |
加入适量Ca（OH）2调节溶液pH，是PH值小于6.5即可，若碱性过强，Zn（OH）2也会沉淀，使得硫酸锌晶体（ZnSO4?7H2O）量减少．
故答案为：
| c3(H+) |
| c(Fe3+) |
点评：本题考查了物质的分离和提纯的方法和基本操作，注意利用溶液中的Fe3+、Zn2+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀的pH不同除去相应的杂质离子是提纯中经常使用的方法．
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