题目内容

6.(1)实验室用锌片和稀硫酸反应制取氢气.并验证氢气的还原性及回收硫酸锌晶体.

①若用上述各仪器,则各仪器的连接顺序为ADBEC,装置E中盛放的试剂为无水硫酸铜,C装置的作用是防止空气中水蒸气进入装置,干扰氢气氧化产物的检验.
②锌与硫酸反应制取氢气后的溶液中.常含有少量剩余的硫酸,欲除去多余的硫酸并回收硫酸锌晶体,请从适量BaCl2溶液、适量Zn粉、适量NaOH溶液三种试剂中选用一种试剂除杂,该试剂为足量的锌粉.
(2)工业上由锌白矿(主要成分是ZnO,还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4•7H20的流程如下.

已知:常温下,溶液中的Fe3+、Zn2+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别
为3.7   6.5  9.7.
①为了提高酸浸效率,可以采取的措施有将矿粉粉碎、提高温度或适当增加酸的浓度等.
②加入适量锌粉的作用为除去铜离子同时将铁离子转化为亚铁离子.
③氧化过程中加人H202发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O.
④由滤液得到ZnS04•7H2O的操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.

分析 (1)①根据实验目的知,实验装置连接顺序为:氢气制取装置→干燥装置→检验装置→水检验装置→空气干燥装置;
②除去杂质硫酸且不能引进新的杂质,硫酸具有酸性能和较活泼金属及金属氧化物反应生成盐;
(2)锌白矿中加入稀硫酸浸取,ZnO、Fe2O3、CuO分别和稀硫酸反应生成ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4,SiO2和稀硫酸不反应,然后过滤,得到的滤液中含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、H2SO4,向滤液中混入Zn,将Fe3+还原为Fe2+,得到Cu沉淀,然后过滤,得到的滤液中含有ZnSO4、FeSO4,向滤液中加入双氧水,双氧水将Fe2+氧化为Fe3+,向溶液中加入少量氢氧化钙,溶液pH升高,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,如果过滤,得到的滤液中含有ZnSO4,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnS04•7H2O,
①升高温度、增大反应物接触面积、增大硫酸浓度都能增大反应速率;
②铁离子和Zn反应生成亚铁离子和锌离子,铜离子和锌发生置换反应;
③双氧水具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子;
④从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作.

解答 解:(1)①根据实验目的知,实验装置连接顺序为:氢气制取装置→干燥装置→检验装置→水检验装置→空气干燥装置,A是制取氢气、D是干燥氢气、B是检验氢气还原性、E是检验氧化产物水、C是干燥空气,所以连接顺序是ADBEC;装置E中盛放的试剂为无水硫酸铜,其目的是检验氢气氧化产物,C装置的作用是防止空气中水蒸气进入装置,干扰氢气氧化产物的检验,
故答案为:ADBEC;无水硫酸铜;防止空气中水蒸气进入装置,干扰氢气氧化产物的检验;
②除去杂质硫酸且不能引进新的杂质,硫酸具有酸性能和较活泼金属及金属氧化物反应生成盐,氯化钡和氢氧化钠都产生杂质,只有锌能和稀硫酸反应且不能产生杂质,故答案为:足量的锌粉;
(2)锌白矿中加入稀硫酸浸取,ZnO、Fe2O3、CuO分别和稀硫酸反应生成ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4,SiO2和稀硫酸不反应,然后过滤,得到的滤液中含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、H2SO4,向滤液中混入Zn,将Fe3+还原为Fe2+,得到Cu沉淀,然后过滤,得到的滤液中含有ZnSO4、FeSO4,向滤液中加入双氧水,双氧水将Fe2+氧化为Fe3+,向溶液中加入少量氢氧化钙,溶液pH升高,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,如果过滤,得到的滤液中含有ZnSO4,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnS04•7H2O,
①升高温度、增大反应物接触面积、增大硫酸浓度都能增大反应速率,为了提高酸浸效率,可以采取的措施有将矿粉粉碎、提高温度或适当增加酸的浓度等,故答案为:将矿粉粉碎、提高温度或适当增加酸的浓度等;
②铁离子和Zn反应生成亚铁离子和锌离子,铜离子和锌发生置换反应,所以加入锌粉的目的是除去铜离子同时将铁离子转化为亚铁离子,故答案为:除去铜离子同时将铁离子转化为亚铁离子;
③双氧水具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;
④从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶.

点评 本题考查物质分离和提纯、实验装置综合等知识点,为高频考点,明确物质的性质及实验步骤是解本题关键,知道流程图中发生的反应及基本操作方法、实验先后顺序等,难点是(1)题装置顺序排列,题目难度中等.

练习册系列答案
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11.已知Ⅰ、Ⅱ反应在一定条件下焓变及平衡常数如下:
2H2(g)+S2(g)?2H2S(g)      K1;△H1 (Ⅰ)
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(1)用△Hl、△H2表示反应4H2(g)+2SO2(g)?S2(g)+4H2O(g)的△H=△H2×2-△H1
(2)回答下列反应(I)的相关问题:
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②在某NaHSO3、Na2SO3混合溶液中,HSO3-和SO32-物质的量之比与溶液pH变化如下表所示(部分):
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根据表中数据,求盐Na2SO3溶液中SO32-的水解平衡常数K(SO32-)=10-6.2mol•L-1.

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