题目内容
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,使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁,为了充分利用制氢废液,常用其制备皓矾(ZnSO4?7H2O).某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾.制备皓矾的实验流程如图所示.
已知: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)2:5.7-8.0试回答下列问题:?
(1)加入的试剂①,供选择使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等,最好选用
(2)加入的试剂②,供选择使用的有:a、Zn粉,b、ZnO,c、Zn(OH)2,d、ZnCO3,e、ZnSO4等,可选用
(3)从晶体1→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
已知: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)2:5.7-8.0试回答下列问题:?
(1)加入的试剂①,供选择使用的有:氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等,最好选用
20%的H2O2
20%的H2O2
,其理由是将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质
将制氢废液中的Fe2+氧化成Fe3+,同时避免引入新的杂质
;(2)加入的试剂②,供选择使用的有:a、Zn粉,b、ZnO,c、Zn(OH)2,d、ZnCO3,e、ZnSO4等,可选用
bcd
bcd
;(3)从晶体1→晶体2,该过程的名称是
重结晶
重结晶
;(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
为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率
为了冲洗掉晶体表面的杂质离子;防止晶体溶解,影响产率
.分析:(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)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;
解答:解:(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;
a、Zn粉会把氧化得到的铁离子还原,起不到除去的作用,故a不符合;
b、ZnO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,故b符合;
c、Zn(OH)2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,故c符合;
d、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,故d符合;
e、ZnSO4不能调节溶液PH,且引入杂质硫酸根离子,故e不符合;
故答案为:bcd;
(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)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;
a、Zn粉会把氧化得到的铁离子还原,起不到除去的作用,故a不符合;
b、ZnO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,故b符合;
c、Zn(OH)2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,故c符合;
d、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,故d符合;
e、ZnSO4不能调节溶液PH,且引入杂质硫酸根离子,故e不符合;
故答案为:bcd;
(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;
点评:本题考查了物质提纯的实验方案设计和试剂选择,关键是除杂原则不能引入新的杂质,考查了铁、锌及其化合物性质的应用,题目难度中等.
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