题目内容
【题目】活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料．某小组以粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）为原料模拟工业生产活性氧化锌，步骤如下：
已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示：
Zn（OH）2 | Fe（OH）2 | Fe（OH）3 | Cu（OH）2 | |
开始沉淀pH | 5.4 | 7.0 | 2.3 | 4.7 |
完全沉淀pH | 8.0 | 9.0 | 4.1 | 6.7 |
完成下列填空：
（1）为了加快浸取的反应速率，可以采取的措施_________________________________
（2）步骤II中加入H2O2溶液的作用是_________________________（用离子方程式表示）；
（3）用ZnO调节pH，以除去含铁杂质，调节pH的适宜范围是_______________________。
（4）步骤III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②进一步调节溶液pH。
（5）碱式碳酸锌[Zn2(OH)2 CO3]煅烧的化学方程式为________________________________。
（6）用如下方法测定所得活性氧化锌的纯度（假设杂质不参与反应）：
① 取1.000g活性氧化锌，用15.00mL 1.000mol·L-1 硫酸溶液完全溶解，滴入几滴甲基橙。② 用浓度为0.5000mol·L-1 的标准氢氧化钠溶液滴定剩余硫酸，到达终点时消耗氢氧化钠溶液12.00mL。判断滴定终点的方法是___________________________________________；所得活性氧化锌的纯度为________________________
【答案】加热或适当增大硫酸的浓度或将固体粉碎2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO3
2ZnO+CO2↑+H2O当溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色即为滴定终点97.2%
【解析】
粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）加入稀硫酸溶解，过滤，得到溶液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌，加入H2O2溶液氧化亚铁离子为铁离子，再加入氧化锌调节溶液pH使溶液中铁离子转化沉淀过滤除去，再向滤液加入锌可以进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去，得到硫酸锌溶液，加入碳酸氢铵碳化生成碱式碳酸锌，加热分解生成活性氧化锌，以此解答该题。
（1）固体与液体反应时增大固体的表面积可以加快反应速率，升高温度、适当增大硫酸浓度也能加快反应速率；
故答案为：加热或适当增大硫酸的浓度或将固体粉碎；
（2）加入H2O2溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时生成水，反应离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）用ZnO调节pH，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去，由铁离子沉淀完全与铜离子开始沉淀pH可知，调节溶液PH为4.1～4.7；
故答案为：4.1～4.7；
（4）步骤III中加入Zn粉进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去，
故答案为：除去溶液中的Cu2+；
（5）碱式碳酸锌的化学式为Zn2(OH)2 CO3，分解生成氧化锌、二氧化碳和水，结合原子守恒配平书写得到反应的化学方程式为：Zn2(OH)2CO3
2ZnO+CO2↑+H2O，
故答案为：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O；
（6）依据滴定原理可知，滴定终点时溶液颜色由橙色变为黄色，且半分钟不变色即为滴定终点；
根据H++OH-=H2O可知，硫酸反应后剩余氢离子物质的量为0.500mol/L×0.0120L=0.006mol，则与ZnO反应的氢离子物质的量为=0.0150L×1.000mol/L×2-0.006mol=0.024mol，
由ZnO+2H+=Zn2++H2O可知，ZnO的质量为0.024mol×
×81g/mol=0.972g，
则样品纯度为
×100%=97.2%，
故答案为：当溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色即为滴定终点；97.2%。
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