Question

7．活性ZnO俗稱鋅白，能改進(jìn)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，可用于生產(chǎn)特種玻璃．工業(yè)上由粗鋅ZnO（含F(xiàn)eO、CuO等）制備ZnO，采取酸浸入、凈化除雜、中和沉淀、干燥等步驟，工藝如下：

（1）該流程中物質(zhì)X可以是下列中的AC
A．ZnO   B．NaOH   C．Zn（OH）₂   D．Na₂CO₃
（2）已知ZnO為兩性氧化物，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)可生成可溶性的鋅酸鹽（ZnO₂^2-），寫出反應(yīng)的離子方程式ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）寫出加入H₂O₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）加入Zn后，過濾所得的濾渣有除去濾液中含有的銅離子；
（5）上述流程中多次用到了過濾操作，請(qǐng)寫出過濾時(shí)用到的玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（6）檢驗(yàn)濾液A中溶質(zhì)的陰離子的方法是取1～2ml于試管中，用鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，如果出現(xiàn)白色沉淀，說明含有硫酸根離子．
（7）取堿式碳酸鋅水合物6.82g，溶于鹽酸中生成二氧化碳448mL（標(biāo)況下），溶解過程消耗氯化氫0.12摩爾，若該堿式鹽中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.76%，試推測(cè)該堿是碳酸鋅水合物的化學(xué)式是Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

Answer 1

分析 粗ZnO用硫酸溶解，然后過濾，在濾液中加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調(diào)節(jié)pH值，使鐵離子沉淀，調(diào)節(jié)pH值時(shí)加入的物質(zhì)既能與酸反應(yīng)又要不引入新雜質(zhì)，所以X可以為氧化鋅或氫氧化鋅等，調(diào)節(jié)溶液的PH，使鐵離子開始沉淀，向?yàn)V液中加入鋅粉，與溶液中銅離子和氫離子作用，過濾，向?yàn)V液中加入碳酸氫銨使硫酸根離子析出，最后得到堿式碳酸鋅，
（1）根據(jù)上面的分析可知X物質(zhì)；
（2）ZnO為兩性氧化物，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性的鋅酸鹽（Zn0^2-），離子方程式為ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）加H₂O₂是將亞鐵氧化為三價(jià)鐵，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）除去Fe（OH）₃后，在濾液中加入Zn的目的是除去濾液中含有的銅離子；
（5）上述流程中多次進(jìn)行了過濾橾作，請(qǐng)寫出過濾時(shí)用到的玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（6）依據(jù)流程分析可知，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₄；
（7）依據(jù)元素守恒關(guān)系分別計(jì)算各微粒物質(zhì)的量，其中物質(zhì)組成的離子關(guān)系，反應(yīng)的定量關(guān)系，質(zhì)量關(guān)系計(jì)算得到判斷出的各成分物質(zhì)的量取最簡(jiǎn)整數(shù)比得到化學(xué)式．

解答 解：粗ZnO用硫酸溶解，然后過濾，在濾液中加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化成鐵離子，再調(diào)節(jié)pH值，使鐵離子沉淀，調(diào)節(jié)pH值時(shí)加入的物質(zhì)既能與酸反應(yīng)又要不引入新雜質(zhì)，所以X可以為氧化鋅或氫氧化鋅等，調(diào)節(jié)溶液的PH，使鐵離子開始沉淀，向?yàn)V液中加入鋅粉，與溶液中銅離子和氫離子作用，過濾，向?yàn)V液中加入碳酸氫銨使硫酸根離子析出，最后得到堿式碳酸鋅，
（1）根據(jù)上面的分析可知X物質(zhì)為氧化鋅或氫氧化鋅等，故選AC；
（2）已知ZnO為兩性氧化物，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性的鋅酸鹽（Zn0^2-），離子方程式為ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O，故答案為：ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）加H₂O₂是將亞鐵氧化為三價(jià)鐵，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）除去Fe（OH）₃后，在濾液中加入Zn的目的是除去濾液中含有的銅離子，
故答案為：除去濾液中含有的銅離子；
（5）上述流程中多次進(jìn)行了過濾橾作，請(qǐng)寫出過濾時(shí)用到的玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（6）依據(jù)流程分析，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₄，硫酸根離子的檢驗(yàn)方法為取1～2ml于試管中，用鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，如果出現(xiàn)白色沉淀，說明含有硫酸根離子，
故答案為：取1～2ml于試管中，用鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，如果出現(xiàn)白色沉淀，說明含有硫酸根離子；
（7）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{448mL×10{\;}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$n（HCl）=0.06 mol；
n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82 g-n（Zn²⁺）-n（OH^-）-n（CO₃^2-）]÷18 g/mol=0.02 mol；
n（Zn²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.06：0.08：0.02：0.02=3：4：1：1：
化學(xué)式為：Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O；
故化學(xué)式為：Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查一定物質(zhì)的量濃度換算計(jì)算、實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)式的確定等知識(shí)點(diǎn)，會(huì)根據(jù)元素守恒分析物質(zhì)化學(xué)式，難度中等．