Question

1．锌元素与人的智力有密切关系，如ZnSO₄•7H₂O、ZnO等均具有药物价值．
（1）工业上制备ZnSO₄•7H₂O的方法很多，可由粗ZnO（含Fe²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺）通过以下流程完成：

①试写出加入稀高锰酸钾溶液时的离子方程式MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
②流程③中的金属可以用C（填编号）．
A．Na      B．Al     C．Zn    D．Cu
③流程④中调pH=1目的为抑制Zn²⁺的水解．
（2）氧化锌的制备：取精制的硫酸锌溶液慢慢加入碳酸钠溶液，边加边搅拌使气体完全逸出，并使pH约为6.8左右，煮沸至沉淀析出，倾去上层清液，用热水洗涤到无SO₄^2-为止，过滤干燥后得固体ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O转至仪器A中，煅烧至完全分解，冷却得固体ZnO．
①仪器A名称为坩埚．
②写出硫酸锌溶液中慢慢加入碳酸钠溶液时的化学方程式3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑．
③如何证明固体A已煅烧至完全分解？取少量煅烧的固体，加入稀硫酸，观察是否有气泡产生，若无气泡产生，说明已完全分解．

Answer 1

分析 工艺流程可知，步骤①粗ZnO与硫酸反应，通过搅拌可以加快反应速率，结合步骤④加入高锰酸钾，调节pH=4，有氢氧化铁、二氧化锰生成，根据控制的PH值及原子守恒、电荷守恒可知，都有水参加反应，同时还生成氢离子，④发生反应：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，故步骤②加入ZnO，调节溶液pH=4，是使溶液中一些离子转化为沉淀，由于锌离子水解，步骤⑥中调pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解，再经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤得到ZnSO₄•7H₂O．
（1）①由工艺流程可知，加入高锰酸钾有氢氧化铁、二氧化锰生成，应是高锰酸根氧化亚铁离子生成氢氧化铁、二氧化锰，高锰酸根氧化锰离子生成二氧化锰，根据控制的PH值及原子守恒、电荷守恒可知，都有水参加反应，同时还生成氢离子；
②流程③中加入金属的目的，应是除去溶液中金属离子，又不能引入杂质，应Ⅱ选择锌；
③锌离子水解，流程④中调pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解；
（2）①煅烧固体，应用坩埚；
②反应生成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O，生成的气体为二氧化碳，根据元素守恒可知，还有硫酸钠生成；
③检验煅烧后固体中是否含有碳酸根即可，可以与酸反应产生气体判断．

解答 解：（1）①由工艺流程可知，加入高锰酸钾有氢氧化铁、二氧化锰生成，应是高锰酸根氧化亚铁离子生成氢氧化铁、二氧化锰，高锰酸根氧化锰离子生成二氧化锰，根据控制的PH值及原子守恒、电荷守恒可知，都有水参加反应，同时还生成氢离子，反应的离子方程式为：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，
故答案为：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺；2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
②流程③中加入金属的目的，应是除去溶液中金属离子，又不能引入杂质，应Ⅱ选择锌，故答案为：C；
③锌离子水解，流程④中调pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解，故答案为：抑制Zn²⁺的水解；
（2）①煅烧固体，应用坩埚，故答案为：坩埚；
②反应生成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O，生成的气体为二氧化碳，根据元素守恒可知，还有硫酸钠生成，反应方程式为：3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑，
故答案为：3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑；
③检验煅烧后固体中是否含有碳酸根即可，实验操作为：取少量煅烧的固体，加入稀硫酸，观察是否有气泡产生，若无气泡产生，说明已完全分解，
故答案为：取少量煅烧的固体，加入稀硫酸，观察是否有气泡产生，若无气泡产生，说明已完全分解．

点评 本题考查化学工艺流程流程、对信息的提取利用等，题目难度较大，理解工业流程是解题的关键，注意根据物质的性质梳理流程原理，需要学生具有扎实的基础与运用知识分子解决问题的能力．