Question

7．活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂．以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如图：

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表

沉淀物	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Zn（OH）2	Fe（OH）2
pH	3.2	6.7	8.0	9.7

（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率．
（2）溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等杂质．先加入Na₂CO₃（填“Na₂CO₃”或“H₂SO₄”）调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄ 转化为MnO₂．经检测溶液中Fe²⁺的浓度为0.009mol•L^-1，则每升溶液中至少应加入0.003mol KMnO₄．
（3）杂质Cu²⁺可利用置换反应除去，应选择的试剂是锌粉．
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．
（5）已知氢氧化锌能容于氨水，锌离子能与NH₃分子形成四个配位键的配离子．请写出氢氧化锌和NH₃分子反应的离子方程式Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-．
（6）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是①④（填序号）
①硫酸铝和氢氧化钠  ②硫酸铝和氨水  ③硫酸锌和碳酸钠    ④硫酸锌和氨水．

Answer 1

分析 制备活性氧化锌流程为：氧化锌粗品中加入稀硫酸，通过过滤操作分离出不溶于酸的杂质，滤液中含有Zn²⁺、SO₄^2-、Fe²⁺、Cu²⁺，酸化滤液后加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，经过煅烧得到ZnO，
（1）根据增大接触面积可以加快反应的速率分析回答；
（2）Fe²⁺、Cu²⁺等杂质，均可与碳酸钠反应；适量KMnO₄将Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，写反应根据化学计量数计算；
（3）根据锌能置换出溶液中的铜分析回答；
（4）根据“煅烧”ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O的反应生成氧化锌、二氧化碳和水写出反应的化学方程式；
（5）氢氧化锌可溶于过量的氨水中，生成Zn（NH₃）₄²⁺，据此书写；
（6）用相互滴加的实验方法时，如果所产生的实验结果不同，即可鉴别．

解答 解：（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是增大接触面积，加快反应速率．
故答案为：增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率；
（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等杂质，需升高pH，加入Na₂CO₃ 调节溶液的pH至5.4，使溶液的酸性减弱，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄转化为MnO₂．在KMnO₄中锰元素的化合价降低，该反应中作为氧化剂．调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO₄，Fe²⁺转化为Fe（OH）₃，同时KMnO₄转化为MnO₂．反应的离子方程式为：
      MnO₄ ^-+3Fe²⁺+7H₂O=MnO₂+3Fe（OH）₃↓+5H⁺
        1         3
        n         1L×0.009mol•L^-1
n=0.003mol，
故答案为：碳酸钠；0.003；
（3）由于制备活性氧化锌，杂质Cu²⁺可利用置换反应除去，应选择的试剂是锌粉，
故答案为：锌粉；
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
故答案为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
（5）氢氧化锌溶于过量的氨水中，生成Zn（NH₃）₄²⁺，氢氧化锌和NH₃分子反应的离子方程式Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-；
故答案为：Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-；
（6）①硫酸铝中加氢氧化钠，先出现沉淀，然后沉淀消失，然后又出沉淀，向氢氧化钠中加硫酸铝没有现象，故用相互滴加的实验方法可以鉴别；
②硫酸铝和氨水不管是谁往谁中相互滴加是现象均是出现白色沉淀，用相互滴加的实验方法不可以鉴别；
③硫酸锌和碳酸钠不管是谁往谁中相互滴加是现象均是出现白色沉淀，用相互滴加的实验方法不可以鉴别；
④往硫酸锌中加氨水时，会出现白色沉淀，向氨水中加硫酸锌时，无现象，故用相互滴加的实验方法可以鉴别；
故答案为：①④．

点评 本题考查了物质的制备、分离和提纯方法的综合应用，应注意加强基础知识的学习和应用知识解决问题的能力的提高，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．