Question

1．實驗化學(xué)實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時，由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì)，使得溶液中混有一定量的硫酸亞鐵，為了充分利用制氫廢液，常用其制備皓礬（ZnSO₄•7H₂O）．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)以制氫氣的廢液為原料來制取皓礬并探究其性質(zhì)．
（l）制備皓礬的實驗流程如圖所示．

已知：下列氫氧化物開始生成沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：

	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Zn（OH）2	5.7	8.0

回答下列問題：
可供選擇使用的有：氯水、20%的H₂O₂、氨水、NaOH溶液、Zn（OH）₂、ZnO
①加入的試劑①，應(yīng)選用20%的H₂O₂，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O
②加入的試劑②，可選用ZnO或Zn（OH）₂，其作用是調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.7，使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)
③從晶體l→晶體2，該提純過程的名稱是重結(jié)晶．
④有同學(xué)提出，應(yīng)將晶體1加入稀硫酸中溶解，請結(jié)合離子方程式解析Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺，稀硫酸可抑制ZnSO₄的水解，防止產(chǎn)生Zn（OH）₂雜質(zhì)．
⑤在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是為了沖洗掉晶體表面殘留的濾液，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率．
（2）檢驗皓礬中是否含有Fe元素的操作（試劑自選）取少量皓礬溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加適量KSCN溶液，如無明顯現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e³⁺，如溶液變?yōu)榧t色則說明含F(xiàn)e³⁺．

Answer 1

分析 由題意可知溶液A含有亞鐵離子、鋅離子，依據(jù)開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現(xiàn)實驗?zāi)康暮鸵�求，�?yīng)先要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，通常用20%的H₂O₂ 然后加入ZnO[ZnCO₃或Zn（OH）₂）]以調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.7，使得Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)，過濾后將濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到ZnSO₄•7H₂O，洗滌晶體時，為避免晶體溶解，可用酒精進行洗滌，以此解答該題．

解答 解：（l）①由以上分析可知試劑①應(yīng)為過氧化氫，可將制氫廢液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：20%的H₂O₂；2H⁺+H₂O₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；Zn粉會把氧化得到的鐵離子還原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃可以反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，使鐵離子沉淀，同時不引入新的雜質(zhì)，ZnSO₄不能調(diào)節(jié)溶液PH，且引入雜質(zhì)硫酸根離子，
故答案為：ZnO或Zn（OH）₂；調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.7，使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)；
③晶體溶解再結(jié)晶是提純晶體的方法為重結(jié)晶，故答案為：重結(jié)晶；
 ④濾渣加入稀硫酸溶解，溶解過程中加入的稀硫酸的作用是制備硫酸鋅，發(fā)生Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺，同時抑制鋅離子的水解，
故答案為：Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺，稀硫酸可抑制ZnSO₄的水解，防止產(chǎn)生Zn（OH）₂雜質(zhì)；
⑤滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率，
故答案為：為了沖洗掉晶體表面殘留的濾液，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；
（2）含有的鐵可能為亞鐵離子或鐵離子，驗證時，可取少量皓礬溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加適量KSCN溶液，如無明顯現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e³⁺，如溶液變?yōu)榧t色則說明含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量皓礬溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加適量KSCN溶液，如無明顯現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e³⁺，如溶液變?yōu)榧t色則說明含F(xiàn)e³⁺．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的制備、分離、提純等知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，注意把握實驗的操作原理和步驟，把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，難度中等．