Question

13．氧化锌、硫化锌都是重要的基础化工原料．
（1）ZnO 与Al₂O₃的化学性质相似，ZnO在NaOH溶液中转化成[Zn（OH）₄]^2-的离子方程式为ZnO+H₂O+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-．
（2）火法炼锌得到的氧化锌中含有铅、铜等杂质，提纯步骤如下：
粗品$\stackrel{反应Ⅰ}{→}$ $\stackrel{蒸汽液化}{→}$ 冷凝物$\stackrel{反应Ⅱ}{→}$精品ZnO
反应Ⅰ：ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g）△H₁
反应Ⅱ：2Zn（g）+O₂（g）═2ZnO（s）△H₂
①图中的“冷凝物”为Zn（填化学式）．
②某温度时，在反应Ⅰ的反应炉中，起始时 c（CO）为 0.3mol•L^-1，反应过程中CO₂的体积分数φ（CO₂）如图所示，则反应Ⅰ的平衡常数K=0.4．
③下列措施有利于提高反应Ⅰ中ZnO转化率的是c．
a．增大ZnO的投料量 b．适当加压 c．将锌蒸气及时分离
④反应Ⅱ中，每转移1mol 电子，反应放热174kJ，则H₂=-696KJ/mol．
（3）测定氧化锌样品纯度：称取0.5000g样品，酸溶后定容于250mL容量瓶中，摇匀．量取25.00mL该溶液，用0.04000mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准液滴定其中的Zn²⁺（反应方程式为 Zn²⁺+H₂Y^2-═ZnY^2-+2H⁺，杂质不反应），平行滴定三次，平均消耗EDTA标准液15.12mL．
①若滴定管未用 EDTA 标准液润洗，测定结果将偏高（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
②样品纯度为：$\frac{15.12×1{0}^{-3}×0.04000×\frac{250}{25}×81}{0.5000}$×100%（列出计算式即可）．
（4）彩电荧光屏中的蓝色荧光粉含有 ZnS．将含有0.05mol ZnS的荧光粉溶于500mL盐酸中，完全溶解后，溶液中c（S^2- ）≤2.5×10^-22 mol•L^-1．（已知：K_sp（ZnS）=2.5×10^-23，忽略溶液体积的变化）

Answer 1

分析 （1）ZnO和Al₂O₃的化学性质相似，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，据此模仿写出氧化锌与氢氧化钠的反应；
（2）①反应Ⅰ：ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g），锌蒸气冷凝为冷凝物；
②结合平衡三行计算列式计算平衡浓度，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
③有利于提高反应Ⅰ中ZnO转化率，平衡正向进行；
④反应Ⅱ中，每转移1mol 电子，反应放热174kJ，结合反应定量关系和电子转移总数计算，转移4mol电子放热696KJ；
（3）①滴定管未用 EDTA 标准液润洗，内层水膜会稀释标准溶液，消耗标准溶液体积会增大；
②称取0.5000g样品，酸溶后定容于250mL容量瓶中，摇匀．量取25.00mL该溶液，用0.04000mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准液滴定其中的Zn²⁺（反应方程式为 Zn²⁺+H₂Y^2-═ZnY^2-+2H⁺，杂质不反应），平行滴定三次，平均消耗EDTA标准液15.12mL．
    Zn²⁺+H₂Y^2-═ZnY^2-+2H⁺，
     1         1    
    n           15.12×10^-3L×0.04000mol/L
n（ZnO）=n（Zn²⁺）=15.12×10^-3L×0.04000mol/L，
250mL溶液中n（ZnO）=15.12×10^-3L×0.04000mol/L×$\frac{250}{25}$，
据此计算质量分数；
（4）将含有0.05mol ZnS的荧光粉溶于500mL盐酸中，完全溶解后溶液中锌离子浓度c（Zn²⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L．

解答 解：（1）ZnO和Al₂O₃的化学性质相似，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，所以氧化锌与氢氧化钠的反应的方程式为：ZnO+H₂O+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-，
故答案为：ZnO+H₂O+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-；
（2）①反应Ⅰ：ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g），锌蒸气冷凝为冷凝物，冷凝物为金属锌，
故答案为：Zn；
②某温度时，在反应Ⅰ的反应炉中，起始时 c（CO）为 0.3mol•L-¹，反应过程中达到平衡 CO₂ 的体积分数 φ（CO₂）如图所示为0.4，
                         ZnO（s）+CO（g）?Zn（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）                0.3             0              0
变化量（mol/L）                 x              x               x
平衡量（mol/L）                0.3-x          x             x
$\frac{x}{0.3+x}$=0.4
x=0.2
平衡常数K=$\frac{0.2×0.2}{0.3-0.2}$=0.4，
故答案为：0.4；
③a．增大ZnO的投料量，氧化锌为固体不影响平衡，氧化锌转化率不变，故a错误；
b．反应前后气体体积不变，适当加压，不影响平衡移动，故b错误；
 c．将锌蒸气及时分离，平衡正向进行氧化锌转化率增大，故c正确；
故答案为：c；
④反应Ⅱ中2Zn（g）+O₂（g）═2ZnO（s），反应中2molZn完全反应电子转移4mol，反应每转移1mol 电子，反应放热174kJ，转移4mol电子反应放热696KJ，反应焓变△H=-696KJ/mol，
故答案为：-696KJ/mol；
（3）①滴定管未用 EDTA 标准液润洗，内层水膜会稀释标准溶液，消耗标准溶液体积会增大，测定结果偏高，故答案为：偏高；
②称取0.5000g样品，酸溶后定容于250mL容量瓶中，摇匀．量取25.00mL该溶液，用0.04000mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准液滴定其中的Zn²⁺（反应方程式为 Zn²⁺+H₂Y^2-═ZnY^2-+2H⁺，杂质不反应），平行滴定三次，平均消耗EDTA标准液15.12mL．
    Zn²⁺+H₂Y^2-═ZnY^2-+2H⁺，
     1         1    
    n           15.12×10^-3L×0.04000mol/L
n（ZnO）=n（Zn²⁺）=15.12×10^-3L×0.04000mol/L，
250mL溶液中n（ZnO）=15.12×10^-3L×0.04000mol/L×$\frac{250}{25}$，
样品纯度=$\frac{15.12×1{0}^{-3}×0.04000×\frac{250}{25}×81}{0.5000}$×100%，
故答案为：$\frac{15.12×1{0}^{-3}×0.04000×\frac{250}{25}×81}{0.5000}$×100%；
（4）将含有0.05mol ZnS的荧光粉溶于500mL盐酸中，完全溶解后溶液中锌离子浓度c（Zn²⁺）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，K_sp（ZnS）=2.5×10^-23=c（Zn²⁺）c（S^2-），
c（S^2-）≤2.5×10^-22mol/L，
故答案为：2.5×10^-22．

点评 本题考查了物质组成的探究、化学反应速率、化学平衡常数的计算、影响化学平衡因素分析、滴定实验的过程分析和计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．