Question

4．葡萄糖酸锌[（C₆H₁₁O₆O）₂Zn]是一种营养锌强化剂，对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要作用．工业上通过如下两步制备：

（1）步骤一：充分反应后，过滤除去CaSO₄沉淀．设计一个简单的实验，检验产物葡萄糖酸溶液中是否含有SO₄^2-：取少量溶液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO₄^2-；反之，说明不含SO₄^2-．
（2）步骤二：将葡萄糖酸溶液与ZnO混合，使其充分反应后，继续加入葡萄糖酸溶液至pH为5.8，其目的是抑制Zn²⁺的水解，下列物质可替代ZnO的是b（填字母）．
a．NH₃•H₂O        b．Zn（OH）₂          c．NaOH         d．ZnSO₄
（3）将最后所得溶液浓缩至原来体积的$\frac{1}{3}$，加入适量无水乙醇，放置8h以上，经结晶、分离、干燥获得葡萄糖酸锌晶体．分离过程中加入无水乙醇的目的是降低葡萄糖酸锌的溶解度，有利于其结晶析出．
（4）下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L^-1计算）．

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Cu2+	5.2	6.4

某研究性学习小组欲用粗制硫酸锌溶液（其中含有Fe²⁺、Cu²⁺等）制备出活性ZnO，然后再合成葡萄糖酸锌．实验室制备活性ZnO的步骤如下：
①取样，加入适量的KMnO₄溶液，微热，调节溶液pH至3.2～5.2（填写范围），除去溶液中Fe元素．
②加入过量的锌粉，过滤，向滤渣中加入适量稀硫酸，继续过滤，将两次滤液合并得较高纯度的硫酸锌溶液．
③将纯碱慢慢加入上述硫酸锌溶液中，得碱式碳酸锌[其化学式为Zn₂（OH）₂CO₃]，同时有无色气体产生．写出该反应的离子方程式：2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑．
④过滤、洗涤，将沉淀灼烧得活性氧化锌．其中灼烧需要的主要仪器有：酒精灯、玻璃棒、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳等．

Answer 1

分析 （1）可以用氯化钡检验硫酸根离子；
（2）锌离子容易水解；步骤2为ZnO与葡萄糖酸的反应生成葡萄糖酸锌，不能引入新杂质，则加入不溶性含Zn元素的物质，且与酸反应即可；
（3）葡萄糖酸锌晶体在乙醇中的溶解度较小；
（4）①氢氧化铁在pH大于3.2沉淀完全，而Cu²⁺在pH大于5.2开始沉淀；
②用锌粉可以置换出铜，而除去Cu²⁺；
③纯碱与硫酸锌溶液反应碱式碳酸锌和二氧化碳，根据电荷守恒及元素守恒写离子方程式；
④灼烧需要的主要仪器有：酒精灯、玻璃棒、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳等．

解答 解：（1）检验产物葡萄糖酸溶液中是否含有SO₄^2-的方法是取少量溶液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO₄^2-；反之，说明不含SO₄^2-，
故答案为：取少量溶液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO₄^2-；反之，说明不含SO₄^2-；
（2）锌离子容易水解，所以溶液至pH为5.8，抑制Zn²⁺的水解，步骤2为ZnO与葡萄糖酸的反应生成葡萄糖酸锌，不能引入新杂质，则加入不溶性含Zn元素的物质，且与酸反应即可，所以可以用Zn（OH）₂代替ZnO，故选b，
故答案为：抑制Zn²⁺的水解；b；
（3）葡萄糖酸锌晶体在乙醇中的溶解度较小，分离过程中加入无水乙醇可以降低葡萄糖酸锌的溶解度，有利于其结晶析出，
故答案为：降低葡萄糖酸锌的溶解度，有利于其结晶析出；
（4）①氢氧化铁在pH大于3.2沉淀完全，而Cu²⁺在pH大于5.2开始沉淀，所以调节溶液pH至3.2～5.2，除去溶液中Fe元素，
故答案为：3.2～5.2；
②用锌粉可以置换出铜，而除去Cu²⁺，所以加入过量的锌粉过滤，可除去Cu²⁺，
故答案为：过量的锌粉；
③纯碱与硫酸锌溶液反应碱式碳酸锌和二氧化碳，反应的离子方程式为2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑，
故答案为：2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；
④灼烧需要的主要仪器有：酒精灯、玻璃棒、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳等，
故答案为：坩埚、坩埚钳．

点评 本题考查物质的分离提纯的方法及选择，为高频考点，把握物质的性质及性质差异、发生的反应为解答的关键，侧重盐类水解、除杂及分析应用能力的考查，题目难度中等．