题目内容
用粗锌（含少量Fe等杂质）与稀硫酸反应制氢气，其废液中含有大量的硫酸锌．同学们用制氢气的废液来制取皓矾（ZnSO4?7H2O），并探究其性质．（l）制备皓矾 实验流程如下图所示：
已知：氢氧化物沉淀的pH范围见下表．
| 氢氧化物 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Zn（OH）2 |
| 开始沉淀pH | 2.7 | 7.6 | 5.7 |
| 完全沉淀pH | 3.7 | 9.6 | 8.0 |
①加入的试剂a，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等，应选用
②加入的试剂b，供选择使用的有：Zn粉、ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3、ZnSO4等，应选用
③从晶体l→晶体2，该过程的名称是
④在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是
（2）探究皓矾的性质
| 温度（℃） | 60 | 240 | 930 | 1000 |
| 残留固体质量（g） | 19.7 | 16.1 | 8.1 | 8.1 |
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液，发现先产生白色沉淀后又逐渐溶解．查资料得知Zn（OH）2具有两性，则Zn（OH）2溶于NaOH溶液的离子方程式为：
分析：（1）①依据流程分析判断，试剂1是为了把亚铁离子氧化为铁离子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他离子不沉淀，同时加入的试剂不能引入新的杂质；
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；
③晶体重新结晶的过程是物质提纯的方法是重结晶；
④洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；
（2）⑤根据ZnSO4?7H2O加热到1000℃时所的固体的质量情况来确定成分；
⑥氢氧化锌具有两性，可以和强碱反应可溶于水的盐．
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；
③晶体重新结晶的过程是物质提纯的方法是重结晶；
④洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；
（2）⑤根据ZnSO4?7H2O加热到1000℃时所的固体的质量情况来确定成分；
⑥氢氧化锌具有两性，可以和强碱反应可溶于水的盐．
解答：解：（1）①化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌．同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，溶于酸后生成亚铁离子锌离子，依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）3：2.7-3.7Fe（OH）2：7.6-9.6 Zn（OH）2：5.7-8，分析判断，直接沉淀亚铁离子，锌离子也会全部全部沉淀，不能实现实验目的和要求，除去亚铁离子需要先把亚铁离子氧化为铁离子，调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀，此时锌离子不沉淀，来实现分离，加入的氧化剂不能引入新的杂质，氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸中只有20%的H2O2 在氧化亚铁离子不引入杂质，
故答案为：20%的H2O2；将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+，同时避免引入新的杂质；
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；Zn粉会把氧化得到的铁离子还原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3可以反应调节溶液PH到3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，ZnSO4不能调节溶液PH，且引入杂质硫酸根离子，
故答案为：ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3；调节溶液的pH至3.7～5.7使Fe3+全部转化为Fe（OH）3沉淀，同时避免Zn2+损失和引入其它杂质；
③晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶，故答案为：重结晶；
④洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是，晶体溶于水，不溶于酒精，所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率，
故答案为：为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率；
（2）⑤ZnSO4?7H2O加热到1000℃时所的固体的质量为8.1g，加热到60°会将所有的结晶水失去，到1000℃时硫酸锌已经分解为氧化锌、三氧化硫，故答案为：ZnSO4?7H2O
ZnO+SO3↑+7H2O↑，故答案为：ZnSO4?7H2O
ZnO+SO3↑+7H2O↑；
⑥向硫酸锌中逐滴加入NaOH溶液，发现先产生白色沉淀氢氧化锌，然后又逐渐溶解在氢氧化钠中，发生的化学反应为；Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O，
故答案为：Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O．
故答案为：20%的H2O2；将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+，同时避免引入新的杂质；
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；Zn粉会把氧化得到的铁离子还原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3可以反应调节溶液PH到3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，ZnSO4不能调节溶液PH，且引入杂质硫酸根离子，
故答案为：ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3；调节溶液的pH至3.7～5.7使Fe3+全部转化为Fe（OH）3沉淀，同时避免Zn2+损失和引入其它杂质；
③晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶，故答案为：重结晶；
④洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是，晶体溶于水，不溶于酒精，所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率，
故答案为：为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率；
（2）⑤ZnSO4?7H2O加热到1000℃时所的固体的质量为8.1g，加热到60°会将所有的结晶水失去，到1000℃时硫酸锌已经分解为氧化锌、三氧化硫，故答案为：ZnSO4?7H2O
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⑥向硫酸锌中逐滴加入NaOH溶液，发现先产生白色沉淀氢氧化锌，然后又逐渐溶解在氢氧化钠中，发生的化学反应为；Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O，
故答案为：Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O．
点评：本题是一道关于物质的分离和提纯的综合实验设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．
练习册系列答案
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活性氧化锌常用作橡胶制品的硫化活性剂．工业上用粗氧化锌（含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等）生产活性氧化锌，生产工艺流程如下：
根据上表提供的信息，回答下列问题：
（1）“废渣1”的主要成分是 ．
（2）完成“反应器2”中反应之一的离子方程式： MnO 4-+ Mn2++ = MnO2↓+ H+
（3）蘸取“反应器2”中的溶液点在 试纸上，如果观察到试纸变蓝，说明KMnO4过量．
（4）“废渣2”分离出的MnO2可用于制取MnO，已知：
2MnO2（s）+C（s）=2MnO（s）+CO2（g）△H=-174.6kJ?mol-1
C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol-1
试写出MnO2（s）与CO（g）反应制取MnO（s）的热化学方程式： ．
（5）“反应器3”中加入锌粉的作用是 ．
（6）“反应器4”得到的废液中，含有的主要离子除了Na+外，还有 ．
（7）从“反应器4”中经过滤等操作得到碱式碳酸锌．取碱式碳酸锌3.41g，在400～450℃下加热至恒重，得到ZnO 2.43g和标准状况下CO2 0.224L，碱式碳酸锌的化学式为 ．
| Fe（OH）2 | Fe（OH）3 | Cu（OH）2 | Zn（OH）2 | Mn（OH）2 | |
| 开始沉淀的pH | 7.5 | 2.2 | 5.2 | 6.4 | 8.6 |
| 沉淀完全的pH | 9.0 | 3.2 | 6.7 | 8.0 | 10.1 |
（1）“废渣1”的主要成分是
（2）完成“反应器2”中反应之一的离子方程式：
（3）蘸取“反应器2”中的溶液点在
（4）“废渣2”分离出的MnO2可用于制取MnO，已知：
2MnO2（s）+C（s）=2MnO（s）+CO2（g）△H=-174.6kJ?mol-1
C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol-1
试写出MnO2（s）与CO（g）反应制取MnO（s）的热化学方程式：
（5）“反应器3”中加入锌粉的作用是
（6）“反应器4”得到的废液中，含有的主要离子除了Na+外，还有
（7）从“反应器4”中经过滤等操作得到碱式碳酸锌．取碱式碳酸锌3.41g，在400～450℃下加热至恒重，得到ZnO 2.43g和标准状况下CO2 0.224L，碱式碳酸锌的化学式为
（8分）I、通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜，为此以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯。
表：几种物质形成沉淀时的pH
| 物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Zn(OH)2 | Cu(OH)2 |
| 开始沉淀时的pH | 7.6 | 2.7 | 5.7 | 4.7 |
| 完全沉淀时的pH | 9.7 | 3.7 | 8.5 | 7.3 |
（2）在精炼铜的过程中，Cu2+浓度逐渐降低，c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大，所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同学设计了如下除杂流程：
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②操作①是 ，根据上表数据分析，除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是
（填化学式）。
II、重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染。某化工厂产生的废水（pH=2.0，密度为1g·mL-1）中含有Ag+、Pb2+等重金属离子，其浓度约为0.01mol·L-1，排放前拟用沉淀法回收这两种金属，查找有关数据如下：
| 难溶电解质 | AgI | AgOH | Ag2S | PbI2 | Pb(OH)2 | PbS |
| Ksp | 8.3×10-17 | 5.6×10-8 | 6.3×10-50 | 7.1×10-9 | 1.2×10-15 | 3.4×10-28 |
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（2）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH=8.0，处理后的废水中c(Pb2+)=
用粗锌（含少量Fe等杂质）与稀硫酸反应制氢气时，其废液中含有大量的硫酸锌。同学们用该废液来制取皓矾（ZnSO4·7H2O）。 制备皓矾的实验流程如下图所示：
已知：氢氧化物沉淀的pH范围见下表。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀pH | 2．7 | 7．6 | 5．7 |
完全沉淀pH | 3．7 | 9．6 | 8．0 |
请回答下列问题：
（1）供选择的试剂a有：氨水、NaClO溶液、20％的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等，应选用 ，其理由是 。
（2） 供选择的试剂b有： Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等，应选用 ，其理由是 。
（3）晶体l→晶体2，该操作的名称是 。
（4）在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是 。