Question

10．利用廢舊鋅鐵皮制備磁性Fe₃O₄膠體粒子及副產物ZnO的一種制備流程圖如下：

已知：K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17；Zn（OH）₂既能溶于強酸，又能溶于強堿．還能溶于氨水，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺．
（1）溶液A中加稀H₂SO₄生成Zn（OH）₂的離子方程式為ZnO₂^2-+2H⁺=Zn（OH）₂↓．
（2）常溫下，Zn（OH）₂飽和溶液中c（Zn²⁺）=3×10^-6mol/L，若溶液A中加入稀H₂SO₄過量，會溶解產生的Zn（OH）₂，Zn（OH）₂開始溶解的pH為8.3，為防止Zn（OH）₂溶解，可將稀H₂SO₄改為CO₂．（lg2=0.3）
（3）“部分氧化”階段，NaClO₃被還原為Cl^-，還原劑與氧化劑反應的物質的量之比是6：1．
（4）①由溶液B制得Fe₃O₄膠體粒子的過程中通入N₂的原因是防止Fe²⁺[或Fe（OH）₂]被空氣（或氧氣）氧化．
②Fe₃O₄膠體粒子的直徑的范圍是1～100nm．
③確定濾液B中含有Fe²⁺的試劑是K₃[Fe（CN）₆]溶液或酸性高錳酸鉀溶液．
（5）試解釋在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應制備氫氧化鋅的原因可溶性鋅鹽與氨水反應產生的氫氧化鋅要溶于過量的氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的量不易控制．

Answer 1

分析 廢舊鍍鋅鐵皮加入氫氧化鈉溶液中反應，鋅溶解生成偏鋅酸鈉和氫氣，鐵不溶解，過濾得到濾液A為Na₂ZnO₂，不溶物為Fe，溶液A加稀硫酸使溶液中ZnO₂^2-轉化為Zn（OH）₂沉淀，再經過過濾、洗滌、干燥，灼燒得到ZnO，
不溶物Fe中加入稀鹽酸，反應生成氯化亞鐵，加入適量NaClO₃，氧化部分亞鐵離子為鐵離子：流程中加人NaClO₃氧化部分亞鐵離子為鐵離子，發(fā)生反應為6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，得到含Fe²⁺、Fe³⁺的B溶液，再加入NaHCO₃，并通入氮氣，生成四氧化三鐵膠體粒子，據此分析解答．

解答 解：（1）溶液A為Na₂ZnO₂，加稀H₂SO₄生成Zn（OH）₂，離子方程式為ZnO₂^2-+2H⁺=Zn（OH）₂↓；
故答案為：ZnO₂^2-+2H⁺=Zn（OH）₂↓；
（2）已知：K_sp[Zn（OH）₂]=1.2×10^-17，Zn（OH）₂飽和溶液中c（Zn²⁺）=3×10^-6mol/L，Zn（OH）₂開始溶解，則c（Zn²⁺）•c（OH^-）²＜K_sp[Zn（OH）₂]，則c（OH^-）＜$\sqrt{\frac{1.2×1{0}^{-17}}{3×1{0}^{-6}}}$=2×10^-6mol/L，故c（H⁺）＞5×10^-9mol/L，故pH為8.3時開始溶解，為防止Zn（OH）₂溶解，可將稀H₂SO₄改為弱酸，故可選擇通入CO₂氣體；
故答案為：8.3；CO₂；
（3）流程中加人NaClO₃氧化部分亞鐵離子為鐵離子，發(fā)生反應為6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，還原劑與氧化劑反應的物質的量之比是6：1；
故答案為：6：1；
（4）①持續(xù)通入N₂，防止Fe²⁺[或Fe（OH）₂]被氧化；
故答案為：防止Fe²⁺[或Fe（OH）₂]被空氣（或氧氣）氧化；
②膠體微粒直徑范圍為1～100nm；
故答案為：1～100nm；
③亞鐵離子能與K₃[Fe（CN）₆]溶液生成藍色沉淀，同時具有還原性，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
故答案為：K₃[Fe（CN）₆]溶液或酸性高錳酸鉀溶液；
（5）根據題意：Zn（OH）₂既能溶于強酸，又能溶于強堿，還能溶于氨水，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，則可溶性鋅鹽與氨水反應產生的氫氧化鋅要溶于過量的氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的量不易控制；
故答案為：可溶性鋅鹽與氨水反應產生的氫氧化鋅要溶于過量的氨水中，生成[Zn（NH₃）₄]²⁺，氨水的量不易控制．

點評 本題以物質的制備為載體，考查實驗基本操作和技能，對信息的利用、實驗條件的控制、溶度積的計算等，試題難度中等，是對學生綜合能力的考查，需要學生基本知識的基礎與分析問題、解決問題的能力，注意對題目信息的獲取．