题目内容
活性氧化锌（ZnO） 是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，近几年有关该物质的制备成为化工行业研究的热点．某校化学兴趣小组的同学参观了某厂用粗ZnO制备活性ZnO的生产流程，做如下探究．
Ⅰ．制备活性氧化锌
一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO的流程如图：
查阅资料：
1、粗ZnO中常含杂质FeO、CuO
2、反应3是为了制得碱式碳酸锌、碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO
3、已知：几种物质沉淀时的pH如下表：
请问答下列问题：
（1）溶解前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是 ．
（2）写出在粗ZnO样品中加硫酸发生反应的化学方程式 （选写一个）．
（3）反应1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，并完全沉淀Fe（OH）3，为了暂不形成Cu（OH）2、Zn （OH）2，该步骤需控制溶液pH的范围是 ．
（4）反应2中加入锌发生的反应属于 反应（填化学反应的基本类型）．
（5）B溶液的溶质是（NH4）2SO4，检验其中是否含NH4+ 的方法为 ．
Ⅱ．测定碱式碳酸锌的化学式
该兴趣小组的同学欲写出上述流程中碱式碳酸锌焙烧生成氧化锌的化学方程式，但不知道碱式碳酸锌的化学式（xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O），于是从该厂带回部分焙烧前的碱式碳酸锌样品在老师的指导下完成下列实验．
用下列装置测定碱式碳酸锌的化学组成，计算xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O中x：y：z的最简比．（假设每步反应、吸收均完全）
【实验步骤】
①按图连接好装置，并检查装置的气密性； ②在热分解装置中装入68.2g样品，打开活塞 ，关闭 ，缓缓鼓入空气数分钟； ③称量装置C、D的质量；④关闭活塞K1，K2，打开K3，打启动热分解装置，使样品充分热解；⑤停止加热，继续通空气至装置冷却到室温； ⑥再次分别称量装置C、D的质量．
[进行实验]该小组同学按上述实验步骤进行实验，并记录了如下数据：
【实验分析及数据处理】：
（1）A处干燥管盛放的药品是碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），其作用是 ．
（2）第⑤步继续通空气的目的是 ．
（3）老师在审阅方案后指出应该在E处再增加一套装置，你认为所加仪器名称是 ，仪器中药品是 ，其作用是 ，若没有此装置，测得二氧化碳的质量 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（4）根据上述数据，计算xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O中x：y：z的最简比=
并写出计算过程．
提示：
1、xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O受热分解为ZnO、H2O、CO2 三种产物，其中ZnCO3
ZnO+CO2↑ Zn（OH）
ZnO+H2O
2、可能用到的相对分子量：ZnCO3125 Zn（OH）2 99 ZnO 81 H2O 18 CO244．
Ⅰ．制备活性氧化锌
一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO的流程如图：
查阅资料：
1、粗ZnO中常含杂质FeO、CuO
2、反应3是为了制得碱式碳酸锌、碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO
3、已知：几种物质沉淀时的pH如下表：
| 物质 | Fe（OH）2 | Fe（OH）3 | Zn（OH）2 | Cu（OH）2 |
| 开始沉淀时pH | 6.34 | 1.48 | 6.2 | 5.2 |
| 完全沉淀时pH | 9.7 | 3.2 | 8.0 | 6.4 |
| Fe（OH）2是一种絮状沉淀，不易除去，处理时常将其转化为Fe（OH）3而除去． | ||||
（1）溶解前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是
（2）写出在粗ZnO样品中加硫酸发生反应的化学方程式
（3）反应1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，并完全沉淀Fe（OH）3，为了暂不形成Cu（OH）2、Zn （OH）2，该步骤需控制溶液pH的范围是
（4）反应2中加入锌发生的反应属于
（5）B溶液的溶质是（NH4）2SO4，检验其中是否含NH4+ 的方法为
Ⅱ．测定碱式碳酸锌的化学式
该兴趣小组的同学欲写出上述流程中碱式碳酸锌焙烧生成氧化锌的化学方程式，但不知道碱式碳酸锌的化学式（xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O），于是从该厂带回部分焙烧前的碱式碳酸锌样品在老师的指导下完成下列实验．
用下列装置测定碱式碳酸锌的化学组成，计算xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O中x：y：z的最简比．（假设每步反应、吸收均完全）
【实验步骤】
①按图连接好装置，并检查装置的气密性； ②在热分解装置中装入68.2g样品，打开活塞
[进行实验]该小组同学按上述实验步骤进行实验，并记录了如下数据：
| 装置C的质量（/g） | 装置D的质量（/g） | |
| 实验前 | 198.4 | 235.7 |
| 实验后 | 209.2 | 244.5 |
（1）A处干燥管盛放的药品是碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），其作用是
（2）第⑤步继续通空气的目的是
（3）老师在审阅方案后指出应该在E处再增加一套装置，你认为所加仪器名称是
（4）根据上述数据，计算xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O中x：y：z的最简比=
并写出计算过程．
提示：
1、xZnCO3?yZn（OH）2?zH2O受热分解为ZnO、H2O、CO2 三种产物，其中ZnCO3
| ||
| ||
2、可能用到的相对分子量：ZnCO3125 Zn（OH）2 99 ZnO 81 H2O 18 CO244．
考点：物质的相互转化和制备,证明铵盐,金属的化学性质,酸的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算
专题：物质的制备
分析：【问题讨论】
（1）将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；
（2）根据氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水及质量守恒定律解答；
（3）根据氢氧化铁沉淀时的pH、Zn（OH）2和Cu（OH）2沉淀时的pH分析解答；
（4）根据置换反应的定义分析；
（5）根据氨根与碱反应，生成刺激性气味的气体生成；
【实验步骤】②根据先在干燥的空气流中加热分解碱式碳酸锌分析；
【实验分析及数据处理】
（1）根据碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物）既能吸水，氢氧化钠能和二氧化碳反应分析；
（2）根据这样做能使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收分析解答；
（3）根据E能吸收空气中的水和二氧化碳解答；
（4）根据C吸收的是水，D吸收的是二氧化碳，碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，计算各物质的物质的量，利用元素守恒计算碱式碳酸锌中x、y、z．
（1）将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；
（2）根据氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水及质量守恒定律解答；
（3）根据氢氧化铁沉淀时的pH、Zn（OH）2和Cu（OH）2沉淀时的pH分析解答；
（4）根据置换反应的定义分析；
（5）根据氨根与碱反应，生成刺激性气味的气体生成；
【实验步骤】②根据先在干燥的空气流中加热分解碱式碳酸锌分析；
【实验分析及数据处理】
（1）根据碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物）既能吸水，氢氧化钠能和二氧化碳反应分析；
（2）根据这样做能使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收分析解答；
（3）根据E能吸收空气中的水和二氧化碳解答；
（4）根据C吸收的是水，D吸收的是二氧化碳，碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，计算各物质的物质的量，利用元素守恒计算碱式碳酸锌中x、y、z．
解答：解：【问题讨论】
（1）要将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；故答案：使氧化锌粗品充分反应．（只答提高反应速度不给分）
（2）氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，反应的化学方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，故答案：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O；
（3）氢氧化铁沉淀时的pH是1.48～3.2，Zn（OH）2沉淀时的pH为6.2～8.0；和Cu（OH）2沉淀时的pH为5.2～6.4；故答案：分别为3.2～5.2；
（4）反应2是锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌，是一种单质和一中化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属置换反应，故答案：置换；
（5）B溶液的溶质是（NH4）2SO4，检验其中是否含NH4+的方法为可加入NaOH浓溶液加热，观察现象，如有刺激性气味的气体生成，则说明含有NH4+，
故答案为：可加入NaOH浓溶液加热，观察现象，如有刺激性气味的气体生成，则说明含有NH4+；
II测定碱式碳酸锌的化学式
②打开活塞K1、K2，关闭 K3；故答案为：K1、K2，K3；
【实验分析及数据处理】
（1）碱石灰的作用除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气，故答案：除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气；
（2）继续通空气的目的是使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收，故答案：使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收；
（3）E处应该添加一个盛有的干燥管，碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，那么装置D吸收了一部分空气中的二氧化碳，增重大于实际分解得到的二氧化碳，使实验结果偏大；故答案：干燥管；碱石灰；防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D；偏大；
（4）碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO3?yZn（OH）2?zH2O
（x+y）ZnO+（y+z）H2O+xCO2
81（x+y） 18（y+z） 44x
12g 1.8g 8.8g
=
=
则x：y：z的最简比=1：2：1．
故答案为：1：2：1．
（1）要将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；故答案：使氧化锌粗品充分反应．（只答提高反应速度不给分）
（2）氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，反应的化学方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，故答案：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O；
（3）氢氧化铁沉淀时的pH是1.48～3.2，Zn（OH）2沉淀时的pH为6.2～8.0；和Cu（OH）2沉淀时的pH为5.2～6.4；故答案：分别为3.2～5.2；
（4）反应2是锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌，是一种单质和一中化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属置换反应，故答案：置换；
（5）B溶液的溶质是（NH4）2SO4，检验其中是否含NH4+的方法为可加入NaOH浓溶液加热，观察现象，如有刺激性气味的气体生成，则说明含有NH4+，
故答案为：可加入NaOH浓溶液加热，观察现象，如有刺激性气味的气体生成，则说明含有NH4+；
II测定碱式碳酸锌的化学式
②打开活塞K1、K2，关闭 K3；故答案为：K1、K2，K3；
【实验分析及数据处理】
（1）碱石灰的作用除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气，故答案：除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气；
（2）继续通空气的目的是使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收，故答案：使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收；
（3）E处应该添加一个盛有的干燥管，碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，那么装置D吸收了一部分空气中的二氧化碳，增重大于实际分解得到的二氧化碳，使实验结果偏大；故答案：干燥管；碱石灰；防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D；偏大；
（4）碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO3?yZn（OH）2?zH2O
| ||
81（x+y） 18（y+z） 44x
12g 1.8g 8.8g
| 81(x+y) |
| 12g |
| 18(y+z) |
| 1.8g |
| 44x |
| 8.8g |
则x：y：z的最简比=1：2：1．
故答案为：1：2：1．
点评：本题考查学生对工艺流程的理解、阅读获取信息能力、对操作步骤的分析评价、物质的分离提纯、氧化学计算等，是对所学知识的综合运用与能力的考查，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．
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A、 |
B、 |
C、 |
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