Question

納米氧化鋅是一種新型高功能精細無機產品，由粗氧化鋅（含雜質Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CuO等）制備納米氧化鋅．流程依次涉及的部分離子方程式：①FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O     ②H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O     ③Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu
已知：幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子為1.0mol?L^-1計算）

待沉淀離子	Fe2+	Fe3+	Zn2+	Cu2+	Al3+
開始沉淀時pH	6.34	1.48	6.2	5.2	3.7
完全沉淀時pH	9.7	3.2	8.0	6.4	4.9

（1）反應①的最好酸溶劑是

 

．
a.5%HCl     b.50%HNO₃       c.50%H₂SO₄
（2）反應②加入H₂O₂并調節(jié)pH=5.0可以除去的離子有Fe³⁺和

 

（填離子符號）．
（3）最后用碳酸氫銨調節(jié)pH，可以使Zn²⁺轉化為沉淀，可以獲得堿式碳酸鋅固體[Zn₂（OH）₂CO₃]．
①如圖反映pH與鋅沉淀率的關系，鋅沉淀最適宜的pH是

 

．
②此過程除生成堿式碳酸鋅外，還生成二氧化碳等物質，請寫出生成堿式碳酸鋅的化學方程式：

 

．
（4）模擬流程設計實驗步驟如下：
①取少量粗氧化鋅固體，酸溶
②加入20%H₂O₂，控溫不超過40℃，并用適當試劑調pH=5.0，過濾，棄渣．
③濾液中加入鋅粉，充分攪拌，過濾，棄渣．
④濾液用碳酸氫銨并調節(jié)pH，經過濾、用冷水洗滌、干燥
步驟②控溫不超過40℃目的是

 

；
步驟③充分攪拌目的是

 

．

Answer 1

考點：難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）由粗氧化鋅（含雜質Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CuO等）制備納米氧化鋅，用酸溶解，鹽酸易揮發(fā)，硝酸具有強氧化性，所以選擇硫酸；
（2）根據表格中的數據，Fe（OH）₃完全沉淀的PH為3.2，Al（OH）₃完全沉淀的PH為4.9，將溶液調至pH=5，可以除去的離子有Fe³⁺和Al³⁺；
（3）①用碳酸氫銨調節(jié)pH，根據pH與鋅沉淀率的關系，可知PH=7時沉淀率最高；碳酸氫根離子和鋅的水溶液之間發(fā)生雙水解生成堿式碳酸鋅；
（4）雙氧水受熱易分解；根據影響化學反應速率的因素進行分析；

解答： 解：（1）由粗氧化鋅（含雜質Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CuO等）制備納米氧化鋅，用酸溶解，鹽酸易揮發(fā)，易造成環(huán)境污染，硝酸具有強氧化性，能將亞鐵離子氧化成鐵離子，同時生成一氧化氮，同時污染環(huán)境，所以選擇硫酸，ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，
故答案為：c；
（2）由表格可知：Fe（OH）₃完全沉淀的PH為3.2，Al（OH）₃完全沉淀的PH為4.9，將溶液調至pH=5，就能得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，可以除去的離子有Fe³⁺和Al³⁺；
故答案為：Al³⁺；
（3）①用碳酸氫銨調節(jié)pH，根據pH與鋅沉淀率的關系，可知PH=7時沉淀率最高達95%以上，
故答案為：7；
②碳酸氫根離子和鋅的水溶液之間發(fā)生雙水解反應生成產物之一為堿式碳酸鋅[Zn₂（OH）₂CO₃]，同時放出CO₂，依據原守恒該反應可表示成：2Zn²⁺+4HCO₃^-=Zn₂（OH）₂CO₃↓+3CO₂↑+H₂O，
故答案為：2Zn²⁺+4HCO₃^-=Zn₂（OH）₂CO₃↓+3CO₂↑+H₂O；
（4）雙氧水受熱易分解，步驟②控溫不超過40℃目的是防止H₂O₂受熱分解，充分攪拌能增大反應物接觸面積，加快反應速率，
故答案為：防止H₂O₂受熱分解； 增大接觸面積，加快反應速率；

點評：本題考查學生對納米氧化鋅工藝的反應條件的理解、閱讀獲取信息能力，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力，題目難度中等．