Question

10．制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“烂板液”．“烂板液”中除含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl^-和Fe³⁺．在实验室里，用“烂板液”制取ZnSO₄•7H₂O的过程如下：

（1）稀硝酸腐蚀锌板时表现出的性质是氧化性、酸性．
（2）与Al（OH）₃相似，Zn（OH）₂也是两性氢氧化物，若步骤①的pH＞12，则Zn（OH）₂会溶解．写出Zn（OH）₂被溶解的离子方程式Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-．
（3）滤液D中除了含有OH^-离子外，还含有的阴离子有Cl^-、NO₃^-（填离子符号）．
（4）步骤②中用蒸馏水多次洗涤的目的是洗去附着在沉淀上的Na⁺、Cl^-、NO₃^-等可溶性杂质离子，排除干扰．
（5）步骤③要控制pH在一定范围．实验室用pH试纸测定溶液pH的方法是：把一小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒醮取待测溶液点在试纸的中部，试纸颜色变化稳定后，与标准比色卡对比，读出pH值．
（6）已知：Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=a kJ•mol^-1
H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=b kJ•mol^-1
请写出Fe³⁺发生水解反应的热化学方程式：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 烂板液”中除含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl^-和Fe³⁺，加入氢氧化钠调节溶液的PH=8使铁离子、锌离子转化为Fe（OH）₃、Zn（OH）₂沉淀，过滤分离，滤液C中含有NaNO₃、NaCl等，沉淀会附着NaNO₃、NaCl等，用水洗涤除去，沉淀B用硫酸溶解、控制一定pH，Fe（OH）₃不溶解，过滤分离得到ZnSO₄溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO₄•7H₂O．
（1）稀硝酸与Zn反应生成硝酸锌及氮的还原产物；
（2）Zn（OH）₂溶解生成四羟基合锌酸钠；
（3）溶液中D含有NaNO₃、NaCl等，
（4）沉淀会附着NaNO₃、NaCl等，需用水洗涤除去；
（5）实验室用pH试纸测定溶液pH的方法是：把一小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒醮取待测溶液点在试纸的中部，试纸颜色变化稳定后，与标准比色卡对比，读出pH值；
（6）利用盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减，构造目标热化学方程式．

解答 解：烂板液”中除含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl^-和Fe³⁺，加入氢氧化钠调节溶液的PH=8使铁离子、锌离子转化为Fe（OH）₃、Zn（OH）₂沉淀，过滤分离，滤液C中含有NaNO₃、NaCl等，沉淀会附着NaNO₃、NaCl等，用水洗涤除去，沉淀B用硫酸溶解、控制一定pH，Fe（OH）₃不溶解，过滤分离得到ZnSO₄溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO₄•7H₂O．
（1）若稀硝酸腐蚀锌板，反应生成Zn（NO₃）₂、N元素还原产物，部分N元素化合价不变、部分N元素化合价由+5价变为+2价，所以反应中硝酸起氧化性、酸性作用，
故答案为：氧化性、酸性；
（2）Zn（OH）₂溶解生成四羟基合锌酸钠，反应的离子方程式为Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-，
故答案为：Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-；
（3）沉淀A会附着NaNO₃、NaCl等，洗涤后滤液D中除了含有OH^-离子外，还含有Cl^-、NO₃^-，
故答案为：Cl^-、NO₃^-；
（4）沉淀A会附着NaNO₃、NaCl等，需用水洗去附着在沉淀上的Na⁺、Cl^-、NO₃^-等可溶性杂质离子，排除干扰，
故答案为：洗去附着在沉淀上的Na⁺、Cl^-、NO₃^-等可溶性杂质离子，排除干扰；
（5）测定溶液pH时，把一小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒醮取待测溶液点在试纸的中部，试纸颜色变化稳定后，与标准比色卡对比，读出pH值，
故答案为：把一小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒醮取待测溶液点在试纸的中部，试纸颜色变化稳定后，与标准比色卡对比，读出pH值；
（6）Fe³⁺发生水解反应的方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
已知：①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=akJ•mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bkJ•mol^-1，
根据盖斯定律，②×3-①可得：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）kJ•mol^-1，
故答案为：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）kJ•mol^-1．

点评 本题考查物质制备方案、对操作的分析评价、物质的分离提纯、热化学方程式书写等，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，难度中等．