Question

11．制備鋅印刷電路板是用稀硝酸腐蝕鋅板，產(chǎn)生的廢液稱“爛板液”．“爛板液”中含硝酸鋅外，還含有自來水帶入的Cl^-和Fe³⁺．在實(shí)驗(yàn)室里，用“爛板液”制取ZnSO₄•7H₂O的過程如下：

（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時(shí)還原產(chǎn)物為N₂O，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1：2．
（2）若步驟①的pH＞12，則Zn（OH）₂溶解生成四羥基合鋅酸鈉．寫出Zn（OH）₂被溶解的離子方程式Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-．
（3）濾液D中除了含有OH^-離子外，還含有的陰離子有Cl^-、NO₃^-（填離子符號(hào)）．
（4）若濾液E的pH=4，c（Zn²⁺）=2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=2.6×l0^-9mol•L^-1，能求得的溶度積是
C（填選項(xiàng)）．
A．K_sp[Zn（OH）₂]B．K_sp[Zn（OH）₂]和K_sp[Fe（OH）₃]C．K_sp[Fe（OH）₃]
（5）步驟③要控制pH在一定范圍．實(shí)驗(yàn)室用pH試紙測(cè)定溶液pH的方法是：將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液點(diǎn)在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對(duì)比，讀出讀數(shù)．
（6）已知：①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=a kJ•mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=b kJ•mol^-1
請(qǐng)寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1．
若①的溶度積常數(shù)為K_SP，②的離子積常數(shù)為K_W，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的平衡常數(shù)：K=$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$．（用含K_SP、K_W的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 因?yàn)閺U液是用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的，所以廢液中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8使鐵離子、鋅離子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸鋅溶液，在酸性條件下加熱濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，得到Zn（NO₃）₂•6H₂O是一種無色晶體，
（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時(shí)還原產(chǎn)物為N₂O，則反應(yīng)的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，根據(jù)方程式判斷氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物確定反應(yīng)的離子方程式；
（3）固體具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等離子，則濾液中應(yīng)含有Cl^-、NO₃^-；
（4）濾液E的pH=4，得到的沉淀為Fe（OH）₃，只能計(jì)算Fe（OH）₃的溶度積；
（5）測(cè)定溶液pH時(shí)，將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液點(diǎn)在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對(duì)比你，讀出讀數(shù)即可；
（6）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，可寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，利用①②平衡常數(shù)可確定Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的平衡常數(shù)

解答 解：因?yàn)閺U液是用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的，所以廢液中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8使鐵離子、鋅離子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸鋅溶液，在酸性條件下加熱濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，得到Zn（NO₃）₂•6H₂O是一種無色晶體，
（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時(shí)還原產(chǎn)物為N₂O，則反應(yīng)的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，由方程式可知反應(yīng)中HNO₃為氧化劑，Zn為還原劑，當(dāng)4molZn參加反應(yīng)時(shí)，有2molHNO₃被還原，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比1：2，故答案為：1：2；
（2）Zn（OH）₂溶解生成四羥基合鋅酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-，
故答案為：Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-；
（3）固體具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等離子，則濾液中應(yīng)含有Cl^-、NO₃^-，故答案為：Cl^-、NO₃^-；
（4）濾液E的pH=4，得到的沉淀為Fe（OH）₃，只能計(jì)算Fe（OH）₃的溶度積，故答案為：C；
（5）測(cè)定溶液pH時(shí)，將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液點(diǎn)在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對(duì)比，讀出讀數(shù)即可，注意不能事先濕潤(rùn)試紙，更不能將試紙插在溶液中，
故答案為：將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液點(diǎn)在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對(duì)比，讀出讀數(shù)；
（6）Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的方程式為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
已知①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=aKJ•mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bKJ•mol^-1，
則利用蓋斯定律將②×3-①可得Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1，
則Fe³⁺發(fā)生水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$，
故答案為：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1；$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意把握題給信息，答題時(shí)注意審題，難度中等．