Question

【題目】活性氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)材料．某小組以粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）為原料模擬工業(yè)生產(chǎn)活性氧化鋅，步驟如下：

已知各相關(guān)氫氧化物沉淀pH范圍如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀pH	5.4	7.0	2.3	4.7
完全沉淀pH	8.0	9.0	4.1	6.7

完成下列填空：

（1）為了加快浸取的反應(yīng)速率，可以采取的措施_________________________________

（2）步驟II中加入H2O2溶液的作用是_________________________（用離子方程式表示）；

（3）用ZnO調(diào)節(jié)pH，以除去含鐵雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是_______________________。

（4）步驟III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH。

（5）堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]煅燒的化學(xué)方程式為________________________________。

（6）用如下方法測(cè)定所得活性氧化鋅的純度（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）：

① 取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000mol·L-1 硫酸溶液完全溶解，滴入幾滴甲基橙。② 用濃度為0.5000mol·L-1 的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗氫氧化鈉溶液12.00mL。判斷滴定終點(diǎn)的方法是___________________________________________；所得活性氧化鋅的純度為________________________

Answer 1

【答案】加熱或適當(dāng)增大硫酸的濃度或?qū)⒐腆w粉碎2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點(diǎn)97.2%

【解析】

粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）加入稀硫酸溶解，過(guò)濾，得到溶液中含有硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅，加入H2O2溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液pH使溶液中鐵離子轉(zhuǎn)化沉淀過(guò)濾除去，再向?yàn)V液加入鋅可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH，并還原銅離子為銅單質(zhì)，過(guò)濾除去，得到硫酸鋅溶液，加入碳酸氫銨碳化生成堿式碳酸鋅，加熱分解生成活性氧化鋅，以此解答該題。

（1）固體與液體反應(yīng)時(shí)增大固體的表面積可以加快反應(yīng)速率，升高溫度、適當(dāng)增大硫酸濃度也能加快反應(yīng)速率；
故答案為：加熱或適當(dāng)增大硫酸的濃度或?qū)⒐腆w粉碎；

（2）加入H2O2溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，

故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）用ZnO調(diào)節(jié)pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，由鐵離子沉淀完全與銅離子開始沉淀pH可知，調(diào)節(jié)溶液PH為4.1～4.7；
故答案為：4.1～4.7；
（4）步驟III中加入Zn粉進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH，并還原銅離子為銅單質(zhì)，過(guò)濾除去，
故答案為：除去溶液中的Cu2+；
（5）堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn2(OH)2 CO3，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書寫得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O，
故答案為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O；
（6）依據(jù)滴定原理可知，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色由橙色變?yōu)辄S色，且半分鐘不變色即為滴定終點(diǎn)；
根據(jù)H++OH-=H2O可知，硫酸反應(yīng)后剩余氫離子物質(zhì)的量為0.500mol/L×0.0120L=0.006mol，則與ZnO反應(yīng)的氫離子物質(zhì)的量為=0.0150L×1.000mol/L×2-0.006mol=0.024mol，

由ZnO+2H+=Zn2++H2O可知，ZnO的質(zhì)量為0.024mol××81g/mol=0.972g，

則樣品純度為×100%=97.2%，

故答案為：當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點(diǎn)；97.2%。