Question

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）制備ZnSO₄?7H₂O的流程如下：

已知：常溫下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式開始沉淀的pH分別為：2.7，5.4，7.6；完全沉淀的pH分別為：3.7，6.5，9.7．
（1）下列能提高浸取過程中浸出效率的措施有

 

A．將礦石粉碎   B．提高浸取溫度   C．適當增加硫酸的濃度   D．攪拌并適當延長浸取時間
ZnO和硫酸反應的離子方程式為

 

（2）加入適量鋅粉后溶液中存在的金屬陽離子主要有

 

（3）氧化過程中H₂O₂發(fā)生反應的化學方程式為

 

（4）加入適量Ca（OH）₂調節(jié)溶液pH至

 

（填范圍），促進Fe³⁺水解完全．Fe³⁺水解反應的平衡常數表達式K=

 

．

Answer 1

考點：硫酸亞鐵的制備

專題：實驗題

分析：（1）根據影響化學反應速率的因素；根據金屬氧化物與酸反應生成鹽和水；
（2）根據鋅能和銅離子、鐵離子反應來確定最后的存在離子；
（3）根據Fe²⁺能被H₂O₂氧化生成Fe³⁺，H₂O₂被還原成水；
（4）根據化學平衡常數是平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，注意當平衡中有固體物質以及水時，在平衡常數表達式中，就不寫固體的濃度，水分子濃度；根據Ca（OH）₂能和鋅離子發(fā)生反應生成氫氧化鋅．

解答：解：（1）根據升溫、增大物質濃度、攪拌等都可以加快化學反應速率，得出結論：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，或適當增大酸的濃度、攪拌并適當延長浸取時間等，ZnO與稀硫酸反應的化學方程式為ZnO+H₂SO₄（稀）═ZnSO₄+H₂O，即ZnO+2H⁺═Zn²⁺+H₂O；
故答案為：ABCD；ZnO+2H⁺═Zn²⁺+H₂O；
（2）ZnO、Fe₂O₃、CuO、SiO₂等加入稀硫酸溶解后，溶液是硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸銅以及剩余的硫酸，其余的不溶物可以過濾除去，加入適量的鋅粉，鋅能和銅離子反應生成鋅離子和銅，除去了銅離子，還可以將鐵離子還原為亞鐵離子，此時溶液中含有的陽離子是Zn²⁺、Fe²⁺，
故答案為：Zn²⁺、Fe²⁺；
（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；
（4）根據常溫下，溶液中的Fe³⁺、Zn²⁺、Fe²⁺以氫氧化物形式開始沉淀的pH分別為：2.7，5.4，7.6；完全沉淀的pH分別為：3.7，6.5，9.7．所以將離子沉淀，但是鋅離子不沉淀的pH范圍是3.7～5.4，F(xiàn)e³⁺水解反應：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）+3H⁺的平衡常數表達式K=

c3(H+)

c(Fe3+)

，故答案為：3.7～5.4；

c3(H+)

c(Fe3+)

．

點評：本題以物質的制備為背景，考查了氧化還原反應、化學反應速率的影響因素、平衡常數等知識，難度中等．