Question

ZnO具有抗菌性，也是重要的轮胎添加剂．工业上由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO流程如图：

已知此溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺形成氢氧化物的pH如表

离子	开始沉沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe2+	6.4	8.4
Fe3+	2.4	3.1
Cu2+	5.2	6.7
Zn2+	6.8	9

（1）实验室中用98%H₂SO₄来配制稀硫酸所需使用的玻璃仪器有：胶头滴管、

 

、

 

、

 

．
（2）在A中加H₂O₂的目的之一是使溶液pH升高，使Fe³⁺沉淀完全．另外还有一个目的是

 

；在A中

 

（填”能”或”不能”）使Fe²⁺直接沉淀除去； 
（3）要使A溶液顺利成为B溶液，溶液的pH应控制在

 

； B中加入Zn，既能降低氢离子浓度又能

 

；
（4）书写碱式碳酸锌焙烧制备活性ZnO的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：粗锌中含有FeO、CuO，加入60%的硫酸，氧化物分别与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铜和硫酸亚铁，A加入H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺ 便于除去，同时不引入新的杂质．由流程图看出该步操作只生成Fe（OH）₃沉淀，结合表中数据可知需控制溶液pH为3.2-5.2之间，过滤后在滤液中加入足量锌，锌可与过量的酸反应，同时锌置换出铜，则沉淀C为Cu和过量的Zn，硫酸锌溶液中加入碳酸氢铵后生成碱式碳酸锌沉淀和硫酸铵，过滤后，得到的滤液溶质主要为（NH₄）₂SO₄，焙烧碱式碳酸锌可得到氧化锌，结合题目要求解答该题．

解答： 解：粗锌中含有FeO、CuO，加入60%的硫酸，氧化物分别与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铜和硫酸亚铁，A加入H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺ 便于除去，同时不引入新的杂质．由流程图看出该步操作只生成Fe（OH）₃沉淀，结合表中数据可知需控制溶液pH为3.2-5.2之间，过滤后在滤液中加入足量锌，锌可与过量的酸反应，同时锌置换出铜，则沉淀C为Cu和过量的Zn，硫酸锌溶液中加入碳酸氢铵后生成碱式碳酸锌沉淀和硫酸铵，过滤后，得到的滤液溶质主要为（NH₄）₂SO₄，焙烧碱式碳酸锌可得到氧化锌，
（1）实验室用浓硫酸配制60%的稀硫酸，需要的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒等，故答案为：烧杯；玻璃棒；量筒；
（2）A加入H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺ 便于除去，同时不引入新的杂质，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，由表中数目可知，如将使Fe²⁺直接沉淀除去，同时也生成氢氧化锌，影响产量，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；不能；
（3）要使A溶液顺利成为B溶液，则只能生成Fe（OH）₃沉淀，结合表中数据可知需控制溶液pH为3.2-5.2之间，过滤后在滤液中加入足量锌，锌可与过量的酸反应，同时锌置换出铜，
故答案为：3.1～5.2之间；将Cu²⁺还原为Cu析出；
（4）焙烧碱式碳酸锌可得到氧化锌，由质量守恒结合碳酸盐的性质可知还应生成二氧化碳和水，则反应的方程式为Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O

△   .

3ZnO+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O

△   .

3ZnO+CO₂↑+3H₂O．

点评：本题考查物质的制备流程设计，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的原理以及题给信息，为解答该题的关键，难度中等．