题目

题型：不详难度：来源：

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　    　。

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。