Question

9．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．由粗氧化鋅（含ZnO、FeO、CuO等）制備ZnO，采取酸浸、凈化除雜、中和沉淀、干燥等步驟，工藝如圖：

（1）為增大粗氧化鋅的浸出率可以采取的措施有將粗氧化鋅粉碎（加熱、適當(dāng)增大硫酸的濃度）（任寫一條）；
（2）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
（3）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^-=ZnO₂^2-+H₂O；
（4）加入Zn后，過濾所得的濾渣中有Cu和Zn；
（5）上述流程中焙燒堿式碳酸鋅用到的硅酸鹽質(zhì)儀器：坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒；
（6）檢驗(yàn)濾液A中溶質(zhì)的陰離子的方法是取少量濾液A于試管中，加鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，若生成白色沉淀，則含有SO₄^2-．
（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物質(zhì)的量為0.12mol，試推測(cè)該堿是碳酸鋅水合物的化學(xué)式是ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O（或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O）．

Answer 1

分析 粗ZnO用硫酸溶解，CuO、FeO、Zn都和稀硫酸反應(yīng)生成可溶性硫酸鹽和水，然后過濾，濾去不溶性的含鉛渣，濾液中含有FeSO₄、CuSO₄、ZnSO₄，在濾液中加入H₂O₂，H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再調(diào)節(jié)pH值，使Fe³⁺生成Fe（OH）₃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ZnO或Zn（OH）₂等，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cu²⁺開始沉淀，向?yàn)V液中加入鋅粉，與溶液中Cu²⁺和H⁺作用，過濾，向?yàn)V液中加入NH₄HCO₃使SO₄^2-析出，最后得到堿式碳酸鋅焙燒堿式碳酸鋅得到活性ZnO，
（1）為增大粗氧化鋅的浸出率可以采取的措施有改變溫度、改變反應(yīng)物接觸面積、適當(dāng)改變反應(yīng)物濃度等；
（2）該流程中物質(zhì)X要能和氫離子反應(yīng)且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（3）ZnO為兩性氧化物，與NaOH溶液反應(yīng)可生成可溶性的鋅酸鹽（ZnO₂^2-），根據(jù)氧化鋁和NaOH的反應(yīng)寫出ZnO和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式；
（4）加入Zn后，Zn能置換出Cu，且Zn必須過量；
（5）上述流程中焙燒堿式碳酸鋅用到的硅酸鹽質(zhì)儀器是坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒；
（6）濾液A中溶質(zhì)的陰離子是硫酸根離子，硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗(yàn)；
（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，CuO、FeO、Zn都和稀硫酸反應(yīng)生成可溶性硫酸鹽和水，然后過濾，濾去不溶性的含鉛渣，濾液中含有FeSO₄、CuSO₄、ZnSO₄，在濾液中加入H₂O₂，H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再調(diào)節(jié)pH值，使Fe³⁺生成Fe（OH）₃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ZnO或Zn（OH）₂等，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cu²⁺開始沉淀，向?yàn)V液中加入鋅粉，與溶液中Cu²⁺和H⁺作用，過濾，向?yàn)V液中加入NH₄HCO₃使SO₄^2-析出，最后得到堿式碳酸鋅焙燒堿式碳酸鋅得到活性ZnO，
（1）為增大粗氧化鋅的浸出率可以采取的措施有改變溫度、改變反應(yīng)物接觸面積、適當(dāng)改變反應(yīng)物濃度等，所以可以采用升高溫度、增大硫酸濃度、將粗氧化鋅粉碎等方法提高Zn的浸出率，
故答案為：將粗氧化鋅粉碎（加熱、適當(dāng)增大硫酸的濃度）；
（2）該流程中物質(zhì)X要能和氫離子反應(yīng)且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，通過以上分析知，ZnO和氫氧化鋅都可以和氫離子反應(yīng)且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，故選ac；
（3）ZnO為兩性氧化物，與NaOH溶液反應(yīng)可生成可溶性的鋅酸鹽（ZnO₂^2-），根據(jù)氧化鋁和NaOH的反應(yīng)寫出ZnO和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為ZnO+2OH^-=ZnO₂^2-+H₂O，故答案為：ZnO+2OH^-=ZnO₂^2-+H₂O
；
（4）加入Zn后，Zn能置換出Cu，且Zn必須過量，所以濾渣中成分是Cu和Zn，故答案為：Cu和Zn；
（5）上述流程中焙燒堿式碳酸鋅用到的硅酸鹽質(zhì)儀器是坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒，故答案為：坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒；
（6）濾液A中溶質(zhì)的陰離子是硫酸根離子，硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法為取少量濾液A于試管中，加鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，若生成白色沉淀，則含有SO₄^2-，
故答案為：取少量濾液A于試管中，加鹽酸酸化，再滴加氯化鋇溶液，若生成白色沉淀，則含有SO₄^2-；
（7）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$n（HCl）=0.06 mol；
根據(jù)電荷守恒得n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=2×（0.06-0.02）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82g-m（Zn²⁺）-m（OH^-）-m（CO₃^2-）]÷18 g/mol=[6.82g-0.06mol×65g/mol-17g/mol×0.08mol-60g/mol×0.02mol]÷18g/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：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O（或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O）；
故答案為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O（或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及復(fù)雜化學(xué)式的確定、離子方程式的書寫、除雜、儀器的選擇、離子檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，明確各個(gè)過程發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（7）題化學(xué)式的確定，題目難度中等．