Question

17．化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制取氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌．同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，使得溶液中还混有一定量的硫酸亚铁．工业上为了充分利用制氢废液，常用其制备皓矾（ZnSO₄•7H₂O）．某校化学兴趣小组的同学以制氢废液为原料来制取皓矾．其实验流程如图所示：

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围如下：Fe（OH）₃：2.7～3.7  Fe（OH）₂：7.6～9.6　Zn（OH）₂：5.7～8.0      
试回答下列问题：
（1）加入的试剂①，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、浓硫酸、浓硝酸，最好选用20%的H₂O₂，其理由是将制氢废液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时避免引入新的杂质；
（2）加入的试剂②，供选择使用的有：a．Zn粉，b．ZnO，c．Zn（OH）₂，d．ZnCO₃，e．ZnSO₄，可选用bcd；
（3）从晶体1→晶体2，该过程的名称是重结晶；
（4）在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因为了冲洗掉晶体表面的杂质离子，防止晶体溶解，影响产率．

Answer 1

分析 由题意可知溶液A含有亚铁离子、锌离子，依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，直接沉淀亚铁离子，锌离子也会全部全部沉淀，不能实现实验目的和要求，应先要先把亚铁离子氧化为铁离子，调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀，此时锌离子不沉淀，加入的氧化剂不能引入新的杂质，通常用20%的H₂O₂ 然后加入ZnO[ZnCO₃或Zn（OH）₂）]以调节溶液的pH至3.7-5.7，使得Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀，同时避免引入新的杂质，过滤后将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到ZnSO₄•7H₂O，洗涤晶体时，为避免晶体溶解，可用酒精进行洗涤，以此解答该题．

解答 解：由题意可知溶液A含有亚铁离子、锌离子，依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，直接沉淀亚铁离子，锌离子也会全部全部沉淀，不能实现实验目的和要求，应先要先把亚铁离子氧化为铁离子，调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀，此时锌离子不沉淀，加入的氧化剂不能引入新的杂质，通常用20%的H₂O₂ 然后加入ZnO[ZnCO₃或Zn（OH）₂）]以调节溶液的pH至3.7-5.7，使得Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀，同时避免引入新的杂质，过滤后将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到ZnSO₄•7H₂O，洗涤晶体时，为避免晶体溶解，可用酒精进行洗涤，
（1）由以上分析可知试剂①应为过氧化氢，可将制氢废液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时避免引入新的杂质，
故答案为：20%的H₂O₂；将制氢废液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时避免引入新的杂质；
（2）试剂②是用来调节溶液PH到至3.7-5.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；Zn粉会把氧化得到的铁离子还原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃可以反应调节溶液PH到至3.7-5.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，ZnSO₄不能调节溶液PH，且引入杂质硫酸根离子，
故答案为：bcd；
（3）晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶，故答案为：重结晶；
（4）涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是，晶体溶于水，不溶于酒精，所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率，
故答案为：为了冲洗掉晶体表面的杂质离子，防止晶体溶解，影响产率．

点评 本题综合考查物质的制备、分离、提纯等知识，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的操作原理和步骤，把握相关物质的性质，难度中等．