题目内容
铁酸锌(ZnFe2O4)是对可见光敏感的半导体催化剂,其实验室制备原理为:
Zn2++2Fe2++3C2O42-+6H2OZnFe2(C2O4)3·6H2O↓……………(a)
ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4 + 2CO2↑+4CO↑+6H2O ……………(b)
(1)上述制备原理中属于氧化还原反应的是 (选填:“a”或“b”)。
(2)制备ZnFe2(C2O4)3·6H2O时,可选用的药品有:
Ⅰ、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,Ⅱ、ZnSO4·7H2O及Ⅲ、(NH4)2C2O4·7H2O。
①称量药品时,必须严格控制n(Fe2+)/n(Zn2+)= 。
②选用的加料方式是 (填字母)。
a.按一定计量比,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌,然后升温至75℃。
b.按一定计量比,Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液,然后加入Ⅱ,然后升温到75℃。
c.按一定计量比,将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲,Ⅲ另配成溶液乙,甲、乙同时加热到75℃,然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中,并持续搅拌。
(3)从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O需过滤、洗涤。已洗涤干净的依据是 _________________。
(4)ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解需用酒精喷灯,还用到的硅酸盐质仪器有: 和 。
(5)某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮(含杂质铁),结合下图信息利用实验可提供的试剂制取纯净的ZnSO4溶液。实验中可选用的试剂如下:
a.30%H2O2;
b.新制氯水;
c.1.0 mol·L-1NaOH溶液;
d.3 mol·L-1稀硫酸;
e.纯ZnO粉末;
f.纯锌粉。
实验步骤依次为:①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L-1稀硫酸,加入 (选填字母,下同);②加入 ;③加热到60℃左右并不断搅拌;④过滤得ZnSO4溶液。其中步骤③加热的主要目的有 。
Zn2++2Fe2++3C2O42-+6H2OZnFe2(C2O4)3·6H2O↓……………(a)
ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4 + 2CO2↑+4CO↑+6H2O ……………(b)
(1)上述制备原理中属于氧化还原反应的是 (选填:“a”或“b”)。
(2)制备ZnFe2(C2O4)3·6H2O时,可选用的药品有:
Ⅰ、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,Ⅱ、ZnSO4·7H2O及Ⅲ、(NH4)2C2O4·7H2O。
①称量药品时,必须严格控制n(Fe2+)/n(Zn2+)= 。
②选用的加料方式是 (填字母)。
a.按一定计量比,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌,然后升温至75℃。
b.按一定计量比,Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液,然后加入Ⅱ,然后升温到75℃。
c.按一定计量比,将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲,Ⅲ另配成溶液乙,甲、乙同时加热到75℃,然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中,并持续搅拌。
(3)从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O需过滤、洗涤。已洗涤干净的依据是 _________________。
(4)ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解需用酒精喷灯,还用到的硅酸盐质仪器有: 和 。
(5)某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮(含杂质铁),结合下图信息利用实验可提供的试剂制取纯净的ZnSO4溶液。实验中可选用的试剂如下:
a.30%H2O2;
b.新制氯水;
c.1.0 mol·L-1NaOH溶液;
d.3 mol·L-1稀硫酸;
e.纯ZnO粉末;
f.纯锌粉。
实验步骤依次为:①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L-1稀硫酸,加入 (选填字母,下同);②加入 ;③加热到60℃左右并不断搅拌;④过滤得ZnSO4溶液。其中步骤③加热的主要目的有 。
(1)b(2)①2∶1 ②c
(3)取最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl2溶液,若不出现白色沉淀,表示沉淀已洗涤干净。
(4)坩埚 泥三角 玻璃棒
(5)a(或ad) e 促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去
(3)取最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl2溶液,若不出现白色沉淀,表示沉淀已洗涤干净。
(4)坩埚 泥三角 玻璃棒
(5)a(或ad) e 促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去
试题分析:(1)判断反应是否属于氧化还原反应的依据是:分析有无元素化合价变化。反应(a)中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;反应(b)中铁元素的化合价由+2价变为+3价,碳元素的化合价由-3价部分变为+2价,部分变为+4价,属于氧化还原反应;选(b)。
(2)①由化学式ZnFe2(C2O4)3·6H2O知,Zn2+和Fe2+个数比为1:2,所以称量药品时,必须严格控制n(Fe2+)/n(Zn2+)=2∶1;②由反应(a)知,反应温度75℃,为避免草酸锌、草酸亚铁等副产物的生成,先应将反应物温度都加热到75℃,然后再混合,选用的加料方式是:c.按一定计量比,将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲,Ⅲ另配成溶液乙,甲、乙同时加热到75℃,然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中,并持续搅拌。
(3)根据题意知,从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O中含有NH4+、SO42-等杂质离子,所以判断晶体已洗涤干净的依据可为:取最后一次洗涤滤液,滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl2溶液,若不出现白色沉淀,表示已洗涤完全。
(4)ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解实验基本操作为固体的灼烧,用到的仪器有酒精喷灯(或酒精灯)、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒、坩埚钳等,结合题给要求还用到的硅酸盐质仪器有泥三角、坩埚、玻璃棒。
(5)据题意用废旧干电池锌皮(含杂质铁)制取纯净的ZnSO4溶液实验流程为用硫酸酸溶、除杂。由实验步骤①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L-1稀硫酸发生的反应为Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑、Fe + 2H+=Fe2+ + H2↑,所得溶液中含有杂质离子Fe2+,必须将其除去,结合图像所给信息Zn2+和Fe2+难以分离,必须先将Fe2+氧化为Fe3+再进行分离,为不引进新的杂质,选用30%H2O2作氧化剂;分离Zn2+和Fe3+的方法结合图像可用盐类水解原理通过调节pH的方法进行除杂,为防止引进杂质可用纯ZnO粉末来调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;因盐类水解吸热,H2O2受热易分解,所以步骤③加热的主要目的有促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去。
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