Question

4．硫酸鋅可用于制造鋅鋇白、印染媒染劑等．用鋅白礦（主要成分為ZnO，還含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等雜成） 制備ZnSO₄•7H₂O的流程如圖．
相關(guān)金屬離了生成氫氧化物沉淀的pH （開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計(jì)算）如表：

金屬離子	開(kāi)始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	6.4	8.0

（1）“濾渣1”的主要成分為SiO₂（填化學(xué)式）．“酸浸”過(guò)程中，提高鋅元素浸出率的措施有：適當(dāng)提高酸的濃度粉碎鋅白礦（或充分?jǐn)嚢铦{料、適當(dāng)加熱等）（填一種）．
（2）“置換”過(guò)程中，加入適量的鋅粉，除與溶液中的Fe³⁺，H⁺反應(yīng)外，另一主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄．
（3）“氧化”一步中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+7ZnO+9H⁺═3Fe（OH）₃+MnO₂+7Zn²⁺．溶液PH控制在[3.2，6.4）之間的目的是使Fe³⁺沉淀完全，而Zn²⁺不沉淀MnO₄^-變?yōu)镸nO₂沉淀，避免引入雜質(zhì)．
（4）“母液”中含有的鹽類物質(zhì)有ZnSO₄、K₂SO₄（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 鋅白礦（主要成分為ZnO，還含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等雜成） 加稀硫酸溶解，SiO₂不溶，過(guò)濾，濾渣1為SiO₂，濾液中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鐵，加入鋅粉發(fā)生置換反應(yīng)：Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄、Zn+Fe₂（SO₄）═2FeSO₄+ZnSO₄，濾渣2為銅與過(guò)量的鋅粉，濾液中再加高錳酸鉀溶液、純ZnO與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO₂和氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，濾液為硫酸鋅，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到ZnSO₄•7H₂O晶體，以此解答該題．

解答 解：（1）鋅白礦加稀硫酸溶解，SiO₂不溶，過(guò)濾，濾渣1為SiO₂，“酸浸”過(guò)程中，提高鋅元素浸出率的措施有：適當(dāng)提高酸的濃度、粉碎鋅白礦（或充分?jǐn)嚢铦{料、適當(dāng)加熱等）；
故答案為：SiO₂；粉碎鋅白礦（或充分?jǐn)嚢铦{料、適當(dāng)加熱等）；
（2）“置換”過(guò)程中，加入適量的鋅粉，發(fā)生置換反應(yīng)：Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄、Zn+Fe₂（SO₄）═2FeSO₄+ZnSO₄；
故答案為：Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄；
（3）“氧化”一步中，高錳酸鉀溶液、純ZnO與亞鐵離子反應(yīng)生成MnO₂和氫氧化鐵沉淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Fe²⁺+MnO₄^-+7ZnO+9H⁺═3Fe（OH）₃+MnO₂+7Zn²⁺；由表知溶液PH控制在[3.2，6.4）之間的目的是使Fe³⁺沉淀完全，而Zn²⁺不沉淀MnO₄^-變?yōu)镸nO₂沉淀，避免引入雜質(zhì)；
故答案為：3Fe²⁺+MnO₄^-+7ZnO+9H⁺═3Fe（OH）₃+MnO₂+7Zn²⁺；使Fe³⁺沉淀完全，而Zn²⁺不沉淀MnO₄^-變?yōu)镸nO₂沉淀，避免引入雜質(zhì)；
（4）鋅離子、鉀離子、硫酸根離子未除去，“母液”中含有的鹽類物質(zhì)有ZnSO₄、K₂SO₄；
故答案為：ZnSO₄、K₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)的制備為知識(shí)背景，考查了基本實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．