Question

7．活性ZnO俗称锌白，能改进玻璃的化学稳定性，可用于生产特种玻璃．工业上由粗锌ZnO（含FeO、CuO等）制备ZnO，采取酸浸入、净化除杂、中和沉淀、干燥等步骤，工艺如下：

（1）该流程中物质X可以是下列中的AC
A．ZnO   B．NaOH   C．Zn（OH）₂   D．Na₂CO₃
（2）已知ZnO为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应可生成可溶性的锌酸盐（ZnO₂^2-），写出反应的离子方程式ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）写出加入H₂O₂时发生反应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）加入Zn后，过滤所得的滤渣有除去滤液中含有的铜离子；
（5）上述流程中多次用到了过滤操作，请写出过滤时用到的玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（6）检验滤液A中溶质的阴离子的方法是取1～2ml于试管中，用盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，如果出现白色沉淀，说明含有硫酸根离子．
（7）取碱式碳酸锌水合物6.82g，溶于盐酸中生成二氧化碳448mL（标况下），溶解过程消耗氯化氢0.12摩尔，若该碱式盐中氢元素的质量分数为1.76%，试推测该碱是碳酸锌水合物的化学式是Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

Answer 1

分析 粗ZnO用硫酸溶解，然后过滤，在滤液中加入过氧化氢，将亚铁离子氧化成铁离子，再调节pH值，使铁离子沉淀，调节pH值时加入的物质既能与酸反应又要不引入新杂质，所以X可以为氧化锌或氢氧化锌等，调节溶液的PH，使铁离子开始沉淀，向滤液中加入锌粉，与溶液中铜离子和氢离子作用，过滤，向滤液中加入碳酸氢铵使硫酸根离子析出，最后得到碱式碳酸锌，
（1）根据上面的分析可知X物质；
（2）ZnO为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的锌酸盐（Zn0^2-），离子方程式为ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）加H₂O₂是将亚铁氧化为三价铁，发生反应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）除去Fe（OH）₃后，在滤液中加入Zn的目的是除去滤液中含有的铜离子；
（5）上述流程中多次进行了过滤橾作，请写出过滤时用到的玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（6）依据流程分析可知，碳酸氢铵洗涤沉淀表面硫酸反应生成硫酸铵，所以A中主要含有的溶质是（NH₄）₂SO₄；
（7）依据元素守恒关系分别计算各微粒物质的量，其中物质组成的离子关系，反应的定量关系，质量关系计算得到判断出的各成分物质的量取最简整数比得到化学式．

解答 解：粗ZnO用硫酸溶解，然后过滤，在滤液中加入过氧化氢，将亚铁离子氧化成铁离子，再调节pH值，使铁离子沉淀，调节pH值时加入的物质既能与酸反应又要不引入新杂质，所以X可以为氧化锌或氢氧化锌等，调节溶液的PH，使铁离子开始沉淀，向滤液中加入锌粉，与溶液中铜离子和氢离子作用，过滤，向滤液中加入碳酸氢铵使硫酸根离子析出，最后得到碱式碳酸锌，
（1）根据上面的分析可知X物质为氧化锌或氢氧化锌等，故选AC；
（2）已知ZnO为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的锌酸盐（Zn0^2-），离子方程式为ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O，故答案为：ZnO+2OH^-=Zn0^2-+H₂O；
（3）加H₂O₂是将亚铁氧化为三价铁，发生反应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）除去Fe（OH）₃后，在滤液中加入Zn的目的是除去滤液中含有的铜离子，
故答案为：除去滤液中含有的铜离子；
（5）上述流程中多次进行了过滤橾作，请写出过滤时用到的玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（6）依据流程分析，碳酸氢铵洗涤沉淀表面硫酸反应生成硫酸铵，所以A中主要含有的溶质是（NH₄）₂SO₄，硫酸根离子的检验方法为取1～2ml于试管中，用盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，如果出现白色沉淀，说明含有硫酸根离子，
故答案为：取1～2ml于试管中，用盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，如果出现白色沉淀，说明含有硫酸根离子；
（7）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{448mL×10{\;}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$n（HCl）=0.06 mol；
n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82 g-n（Zn²⁺）-n（OH^-）-n（CO₃^2-）]÷18 g/mol=0.02 mol；
n（Zn²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.06：0.08：0.02：0.02=3：4：1：1：
化学式为：Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O；
故化学式为：Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

点评 本题考查一定物质的量浓度换算计算、实验操作、化学式的确定等知识点，会根据元素守恒分析物质化学式，难度中等．