题目内容

13．活性氧化锌是一种多功能的新型无机材料，某小组以粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）为原料模拟工业生产活性氧化锌，步骤如图：

已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示：
Zn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Cu（OH）2
开始沉淀pH5.47.02.34.7
完全沉淀pH8.09.04.16.7
完成下列填空：
（1）步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸（密度为1.84g/mL）配制，所需的仪器除玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要D（选填编号）
A．天平　　　　B．滴定管　　　C．容量瓶　　　　D．胶头滴管
（2）步骤Ⅱ中通过加入KMnO4的作用是MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O（用离子方程式表示）；
（3）用ZnO调节pH，可以除去含铁杂质．检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是取少量溶液，滴加KSCN溶液，无颜色变化，说明沉淀完全，反应沉淀不完全，调节pH的适宜范围是4.1～4.7；
（4）步骤Ⅲ中加入Zn粉的作用是：①除去溶液中的Cu2+；②进一步调节溶液pH；
（5）步骤IV中使用热NH4HCO3溶液能促进Zn2+转化为沉淀，但温度不宜过高，其原因可能是NH4HCO3分解导致损失．
（6）用如下方法测定所得活性氧化锌的纯度：
①取1.000g活性氧化锌，用15.00mL　1.000mol/L硫酸溶液完全溶解，滴入几滴甲基橙，
②用浓度为0.500mol/L的标准氢氧化钠溶液滴定剩余硫酸，到达终点时消耗氢氧化钠溶液12.00mL．
判断滴定终点的方法是溶液颜色由红色变为黄色，且半分钟不变色，所得活性氧化锌的纯度为97.2%；
（7）已知常温下，CuS的溶度积常数Ksp=6.0×10-36，物质的量浓度为3.0×10-3mol•L-1Na2S溶液与等体积的CuSO4溶液中混合后立即产生沉淀，则CuSO4的浓度最小为4.0×10-33mol•L-1．

分析 粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）加入稀硫酸溶解，过滤，得到溶液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌，加入高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，再加入氧化锌调节溶液pH使溶液中铁离子转化沉淀过滤除去，再向滤液加入锌可以进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去，得到硫酸锌溶液，加入碳酸氢铵碳化生成碱式碳酸锌，加热分解生成活性氧化锌．
（1）粗略配制一定质量分数的溶液，溶液配制过程中需要的仪器有：玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管；
（2）加入高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，自身被还原为锰离子，同时生成水；
（3）利用铁离子遇到硫氰酸钾溶液变红色设计验证，由铁离子沉淀完全与铜离子开始沉淀pH选择；
（4）步骤III中加入Zn粉进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去；
（5）温度过高，NH4HCO3容易分解；
（6）滴定终点溶液颜色由橙色变为黄色，且半分钟不变色；根据消耗氢氧化钠计算硫酸与ZnO反应后剩余氢离子物质的量，再计算与ZnO反应的氢离子物质的量，根据ZnO+2H+=Zn2++H2O计算ZnO的质量，进而计算活性氧化锌的纯度；
（7）计算混合后溶液中硫离子浓度，再根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2）计算沉淀是混合溶液中c（Cu2+），根据稀释定律，可知硫酸铜溶液浓度等于混合溶液中铜离子浓度2倍．

解答 解：粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）加入稀硫酸溶解，过滤，得到溶液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌，加入高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，再加入氧化锌调节溶液pH使溶液中铁离子转化沉淀过滤除去，再向滤液加入锌可以进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去，得到硫酸锌溶液，加入碳酸氢铵碳化生成碱式碳酸锌，加热分解生成活性氧化锌．
（1）步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸（密度为1.84g/mL）配制，是粗略配制一定质量分数的溶液，在烧杯内稀释配制，所需的仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管，
故答案为：D；
（2）加入高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，自身被还原为锰离子，同时生成水，反应离子方程式为：MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，
故答案为：MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；
（3）检验沉淀是否完全方法：取少量溶液，滴加KSCN溶液，无颜色变化说明沉淀完全，用ZnO调节pH，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去，由铁离子沉淀完全与铜离子开始沉淀pH可知，调节溶液PH为4.1～4.7；
故答案为：取少量溶液，滴加KSCN溶液，无颜色变化，取少量溶液，滴加KSCN溶液，无颜色变化；4.1～4.7；
（4）步骤III中加入Zn粉进一步调节溶液pH，并还原铜离子为铜单质，过滤除去，
故答案为：除去溶液中的Cu2+；
（5）步骤IV中使用热NH4HCO3溶液能促进Zn2+转化为沉淀，但温度不宜过高，其原因可能是碳酸氢铵受热易分解，
故答案为：NH4HCO3分解导致损失；
（6）滴定终点时溶液颜色由橙色变为黄色，且半分钟不变色；
根据H++OH-=H2O可知，硫酸反应后剩余氢离子物质的量为0.500mol/L×0.0120L=0.006mol，ZnO反应的氢离子物质的量为=0.0150L×1.000mol/L×2-0.006mol=0.024mol，由ZnO+2H+=Zn2++H2O可知，ZnO的质量为0.024mol×$\frac{1}{2}$×81g/mol=0.972g，则样品纯度为$\frac{0.972g}{1.000g}$×100%=97.2%，
故答案为：溶液颜色由橙色变为黄色，且半分钟不变色；97.2%；
（7）混合后溶液中c（S2）=3.0×10-3mol•L-1×$\frac{1}{2}$=1.5×10-3mol•L-1，根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2），可知沉淀时混合溶液中c（Cu2+）=$\frac{6.0×1{0}^{-36}}{1.5×1{0}^{-3}}$mol/L=4.0×10-33mol•L-1，根据稀释定律，可知硫酸铜溶液浓度等于混合溶液中铜离子浓度2倍，即硫酸铜的浓度应至少为8.0×10-33mol•L-1，
故答案为：4.0×10-33mol•L-1．

点评 本题考查物质制备实验、对操作的分析评价、物质含量的沉淀、滴定计算、溶度积有关计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
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15．下列说法正确的是（　　）
A．由非金属元素形成的化合物都是共价化合物
B．酸、碱发生反应，只要生成1mol水放出的热量就相同
C．原电池工作时电流从正极流向负极
D．某物质溶于水得到的溶液可以导电，则该物质一定是离子化合物
16．将纯锌片和纯铜片按图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（　　）
A．两烧杯中溶液的pH均增大B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中铜片表面均无气泡产生D．甲、乙溶液均变蓝色
1．如图，将4mol SO2和2mol O2混合置于体积可变的等压密闭容器中，在一定温度下发生如下反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H＜0．该反应达到平衡状态时，测得气体的总物质的量为4.2mol．试回答：
（1）在该平衡状态时n（SO3）=3.6；
（2）若起始时加入1.2mol SO2、0.6mol O2和x mol SO3，达到平衡状态后，各气体的体积分数与上述平衡状态相同，x的取值为≥0的任意值；
（3）若反应开始时的v（逆）＞v（正），达到上述平衡状态时，气体的总物质的量仍为4.2mol．则起始时n（SO3）的取值范围是3.6＜c≤4．
8．磺酰氯（SO2Cl2）是一种重要的有机合成试剂，实验室可利用SO2与反应制取少量的SO2Cl2．装置如图（有些支持装置省略了）所示．已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，遇水能发生剧烈的水解反应，产物之一为氯化氢气体．

（1）仪器E的者称是分液漏斗，由B的使用可知SO2与氯气之间的反应居于放（填“放”或“吸”）热反应，仪器C的作用是吸收逸出都有毒的Cl2、SO2，防止空气中的水蒸气进入C，防止污染环境及磺酰氯水解．
（2）仪器组装完毕后，检验甲装置气密性的方法是塞好恒压漏斗上方的塞子，将蒸馏烧瓶的导气管进入水中，酒精灯微热，导管口有气泡产生，停止加热，导管口有一段液柱产生，则装置的气密性良好表明装置气密性良好．
（3）试剂X、Y的组合最好是c．
a.18.4mol/LH2SO4+Cu    b.4mol/LHNO3+Na2SO4   c.60% H2SO4+K2SO3
（4）戊是贮气装置，则E中的试剂是饱和食盐水；若缺少装置乙和丁，潮湿的氯气和二氧化硫之间发生反应的化学方程式是SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl．
（5）反应结束后，将丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏．若反应中消耗的氯气的体积为896mL（已转化为标准状况，SO2 足量），最后得到纯净的磺酰氧3.3g，则磺酰氯的产率为61.1%（保留三位有效数字）．
18．如图是铝及其化合物的转化关系图（说明：NaAlO2即Na[Al（OH）4]），下列说法正确的是（　　）
A．图中所有的反应均为氧化还原反应
B．反应①②均为离子反应
C．反应②③都能产生氢气，且产生等量氢气消耗Al的质量和转移电子数分别相等
D．反应①②⑦中铝均作还原剂
5．芳香酯类化合物A、B互为同分异构体，均含C、H、O三种元素．相同状况下，A、B蒸气对氢气的相对密度是97，分子中C、H原子个数相同，且C、H原子数之和是O原子数的5倍．
已知：各有机物间存在如图转化关系：

其中C能发生银镜反应，F经连续氧化可生成C；C与D是相对分子质量相同的不同类型的有机物．
（1）A的分子式是C10H10O4．
（2）水杨酸中所含官能团的名称是羧基、羟基；完全燃烧时，1mol D与1mol 下列有机物耗氧量相同的是cd（填字母代号）．
a．C3H6O3        b．C3H8O        c．C2H4        d．C2H6O2
（3）B的结构简式是；水杨酸与小苏打溶液反应的化学方程式：；
（4）写出E与F反应化学方程式：CH3OH+CH3COOH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH3+H2O；反应类型是酯化反应或取代反应；
（5）同时符合下列要求的化合物有3种．
①与A互为同分异构体   ②可以水解   ③苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯代物只有1种
（6）1mol上述（5）中的一种有机物X 在水溶液中，能与4mol NaOH共热发生反应，写出此反应的化学方程式：．
2．A为只含有C、H、O三种元素的芳香烃衍生物，且苯环上只有两个取代基．各物质间的相互转化关系如图所示
．
已知：D通过加聚反应得到 E，E子式为（C9H8O2）n； I中除含有一个苯环外还含有一个六元环．
（1）写出A的分子式：AC9H10O3．
（2）写出I、E的结构简式：I     E；
（3）A→D的化学反应类型为；消去反应
（4）写出A→F的化学方程式2+O2$→_{△}^{Cu}$2+2H2O
（5）有机物A的同分异构体只有两个对位取代基，既能与Fe3+发生显色反应，又能发生水解反应，但不能发生银镜反应．则此类A的同分异构体有4种，其中一种在NaOH溶液中加热消耗的NaOH最多．写出该同分异构体与NaOH溶液加热反应的化学方程式为：
．
3．写出下列基团的名称：
-C═C-─CH2CH3
或─C2H5		─OH─CHO─COOH-COO-R

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