Question

19．硫酸鋅是制備熒光粉的原料之一．工業(yè)上由鋅白礦（主要成分是ZnO，還含有Fe₂O₃、CuO、SiO₂等雜質(zhì)）制備ZnSO₄•7H₂O的流程如下．

已知：常溫下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式完全沉淀的pH分別為：3.7，6.5，9.7．
（1）浸取過程中提高浸出效率可采用的措施有將礦石粉碎（或提高浸取時的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等合理答案均可）（任答一條），ZnO和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂O．
（2）加入適量鋅粉的作用為：①使溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；②除去Cu²⁺．
（3）氧化過程中H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 鋅白礦中加入稀硫酸浸取，ZnO、Fe₂O₃、CuO分別和稀硫酸反應(yīng)生成ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、H₂SO₄，向濾液中混入Zn，將Fe³⁺還原為Fe²⁺，得到Cu沉淀，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄、FeSO₄，向濾液中加入雙氧水，雙氧水將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，向溶液中加入少量氫氧化鈣，溶液pH升高，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，如果過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到ZnS0₄•7H₂O．
（1）升高溫度、增大反應(yīng)物接觸面積、增大硫酸濃度都能增大反應(yīng)速率；
（2）鋅能和銅離子反應(yīng)生成鋅離子和銅，除去了銅離子；
（3）Fe²⁺能被H₂O₂氧化生成Fe³⁺，H₂O₂被還原成水．

解答 解：鋅白礦中加入稀硫酸浸取，ZnO、Fe₂O₃、CuO分別和稀硫酸反應(yīng)生成ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、H₂SO₄，向濾液中混入Zn，將Fe³⁺還原為Fe²⁺，得到Cu沉淀，然后過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄、FeSO₄，向濾液中加入雙氧水，雙氧水將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，向溶液中加入少量氫氧化鈣，溶液pH升高，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，如果過濾，得到的濾液中含有ZnSO₄，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到ZnS0₄•7H₂O．
（1）浸取過程中，為提高浸出效率可采用的措施有，可將礦石粉碎或提高浸取時的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等，ZnO與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H₂SO₄（稀）═ZnSO₄+H₂O，
故答案為：將礦石粉碎（或提高浸取時的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等合理答案均可）；ZnO+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂O；
（2）鋅能和銅離子反應(yīng)生成鋅離子和銅，除去了銅離子，故答案為：除去Cu²⁺；
（3）Fe²⁺能被H₂O₂氧化生成Fe³⁺，H₂O₂被還原成水，方程式為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純、實驗裝置綜合等知識點，為高頻考點，明確物質(zhì)的性質(zhì)及實驗步驟是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法、實驗先后順序等，題目難度中等．