题目内容

1．实验化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，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，使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁，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气的废液为原料来制取皓矾并探究其性质．
（l）制备皓矾的实验流程如图所示．

已知：下列氢氧化物开始生成沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：
开始沉淀沉淀完全
Fe（OH）32.73.7
Fe（OH）27.69.6
Zn（OH）25.78.0
回答下列问题：
可供选择使用的有：氯水、20%的H2O2、氨水、NaOH溶液、Zn（OH）2、ZnO
①加入的试剂①，应选用20%的H2O2，发生反应的离子方程式为2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O
②加入的试剂②，可选用ZnO或Zn（OH）2，其作用是调节溶液的pH至3.7-5.7，使Fe3+完全转化为Fe（OH）3沉淀，同时避免引入新的杂质
③从晶体l→晶体2，该提纯过程的名称是重结晶．
④有同学提出，应将晶体1加入稀硫酸中溶解，请结合离子方程式解析Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+，稀硫酸可抑制ZnSO4的水解，防止产生Zn（OH）2杂质．
⑤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为了冲洗掉晶体表面残留的滤液，防止晶体溶解，影响产率．
（2）检验皓矾中是否含有Fe元素的操作（试剂自选）取少量皓矾溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加适量KSCN溶液，如无明显现象说明不含Fe3+，如溶液变为红色则说明含Fe3+．

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：（l）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，反应的离子方程式为2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O，
故答案为：20%的H2O2；2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O；
②试剂2是用来调节溶液PH到3.7，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3.7，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：ZnO或Zn（OH）2；调节溶液的pH至3.7-5.7，使Fe3+完全转化为Fe（OH）3沉淀，同时避免引入新的杂质；
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滤渣加入稀硫酸溶解，溶解过程中加入的稀硫酸的作用是制备硫酸锌，发生Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+，同时抑制锌离子的水解，
故答案为：Zn2++2H2O?Zn（OH）2+2H+，稀硫酸可抑制ZnSO4的水解，防止产生Zn（OH）2杂质；
⑤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残留的滤液，防止晶体溶解，影响产率；
（2）含有的铁可能为亚铁离子或铁离子，验证时，可取少量皓矾溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加适量KSCN溶液，如无明显现象说明不含Fe3+，如溶液变为红色则说明含Fe3+，
故答案为：取少量皓矾溶于水配制成溶液，往所得溶液中滴加适量KSCN溶液，如无明显现象说明不含Fe3+，如溶液变为红色则说明含Fe3+．

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．

练习册系列答案
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13．下列说法正确的是（　　）
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18．某有机物有多种同分异构体．其中含有苯环且能发生水解反应的有（　　）
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6．按要求填空（均用序号表示）：
①O2和O3  ②一氯甲烷和二氯甲烷    ③正丁烷和异丁烷  ④CH4和
CH3CH2CH2CH3   ⑤CH3CH2CH（CH3）2  和      ⑥氕、氘和氚
其中，
（1）互为同分异构体的是③；
（2）互为同系物的是④； 
（3）实际上是同种物质的是⑤；
（4）互为同素异形体的是①
（5）互为同位素的是⑥．
13．把图b的碎纸片补充到图a中，可得到一个完整的离子方程式．下列有关该离子方程式的说法正确的是（　　）
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请回答下列问题：
（1）当（NH4）2SO4、NH3•H2O的混合溶液中存在c（NH4+）=2c（SO42-）时，溶液呈中（填“酸”、“碱”或“中”）性．
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（3）“浸取”时加入的NH3•H2O过量，生成MnO2的离子方程式为Mn2++H2O2+2NH3•H2O=MnO2↓+2NH4++2H2O．
（4）适量S2-能将Cu2+硫化物沉淀而除去，若选择ZnS进行除杂，是否可行？用计算说明原因：可行，ZnS+Cu2+?CuS+Zn2+，K=$\frac{Ksp（ZnS）}{Ksp（CuS）}$=1.2×1012＞＞1×105．
[已知：Ksp（ZnS）=1.6×10-24，Ksp（CuS）=1.3×10-36；一般认为反应的平衡常数K＞105，该反应进行基本完全．]
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