Question

活性ZnO在橡膠、塑料、涂料工業(yè)有重要應用，工業(yè)上用含鋅物料（含F(xiàn)eO、CuO等雜質）制取活性ZnO的流程如圖所示：

（1）上述流程中，浸出時用的是60% H₂SO₄（密度是1.5g/cm³），則該H₂SO₄的物質的量濃度為

 

 （保留兩位小數(shù)）．
（2）上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol?L^-1，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產(chǎn)生大量紅褐色沉淀．
①粗略測定溶液pH的實驗操作是

 

．
②已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．濾液的pH至少為

 

時，溶液中Fe³⁺開始沉淀．
（3）A溶液中主要含有的溶質是

 

，驗證溶質所含陽離子的方法是

 

．
（4）制備ZnO所焙燒的物質是含結晶水的堿式碳酸鋅．取堿式碳酸鋅6.82g，溶于HCl生成CO₂ 448mL（標準狀況下），溶解過程消耗HCl 0.12mol，若該堿式鹽中氫元素的質量分數(shù)為1.76%，試推測該堿式碳酸鋅的化學式

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：含鋅物料（含F(xiàn)eO、CuO等雜質）加硫酸溶解，生成硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵混合溶液，加雙氧水把亞鐵離子轉化為鐵離子，調節(jié)PH鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾，在濾液中加鋅粉還原銅離子為Cu，過濾，濾液為硫酸鋅溶液，在濾液中加碳酸氫銨，生成碳酸鋅沉淀，過濾，濾渣為碳酸鋅固體，溶液為硫酸銨溶液，焙燒碳酸鋅分解生成ZnO和二氧化碳；
（1）根據(jù)=

1000ρw

M

計算；
（2）①粗略測定溶液pH的用pH試紙測定；
②依據(jù)沉淀溶解平衡中的溶度積計算氫氧根離子濃度，結合溶液的離子積常數(shù)計算得到氫離子濃度計算溶液pH；
（3）依據(jù)流程分析可知，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質是（NH₄）₂SO₄；銨根離子與氫氧根離子在反應生成氨氣和水，氨氣與濕潤的紅色石蕊試紙變藍；
（4）依據(jù)元素守恒關系分別計算各微粒物質的量，其中物質組成的離子關系，反應的定量關系，質量關系計算得到判斷出的各成分物質的量取最簡整數(shù)比得到化學式．

解答： 解：（1）稀硫酸的物質的量濃度=

1000ρw

M

=

1000×1.5×60%

98

=9.18mol/L，
故答案為：9.18mol/L；
（2）①粗略測定溶液pH的用pH試紙測定，操作為：用玻璃棒蘸取待測溶液并滴在pH試紙上，將顯示的顏色與標準比色卡對照；
故答案為：用玻璃棒蘸取待測溶液并滴在pH試紙上，將顯示的顏色與標準比色卡對照；
②已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol/L，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產(chǎn)生大量紅褐色沉淀；
當出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀時，溶液中K_sp=c³（OH^-）c（Fe³⁺）=4.0×10^-38 c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=2；
故答案為：2；取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；
（3）依據(jù)流程分析，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質是（NH₄）₂SO₄，銨根離子與氫氧根離子在反應生成氨氣和水，氨氣與濕潤的紅色石蕊試紙變藍，則檢驗銨根離子的操作為：取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；
故答案為：（NH₄）₂SO₄；取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；
（4）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=

1

2

n（Cl^-）=

1

2

n（HCl）=0.06 mol；
n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82 g-m（Zn²⁺）-m（OH^-）-m（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：
化學式為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O；
故答案為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

點評：本題考查了物質的制備流程，涉及制備流程的分析、物質的量濃度的計算、離子的檢驗、溶度積常數(shù)的有關計算、化學式的確定等知識點，會根據(jù)元素守恒及化合物中化合價的代數(shù)和為0確定化學式，難度較大，側重于考查學生的實驗能力和對基礎知識的綜合應用能力．