Question

活性氧化鋅是一種多功能性的新型無機材料．某小組以粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）為原料模擬工業(yè)生產(chǎn)活性氧化鋅，步驟如下：

已知各相關氫氧化物沉淀pH范圍如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀pH	5.4	7.0	2.3	4.7
完全沉淀pH	8.0	9.0	4.1	6.7

完成下列填空
（1）步驟I中所需25%稀硫酸可用98%濃硫酸（密度為1.84g/mL）配制，所需的儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要

 

（選填編號）
A．電子天平    B．量筒    C．容量瓶    D．膠頭滴管
（2）步驟II中通過加入KMnO₄氧化，并用ZnO調(diào)節(jié)pH，可以除去含鐵雜質(zhì)．檢驗沉淀是否完全的實驗操作是

 

．調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是

 

．
（3）步驟III中加入Zn粉的作用是：①

 

；②進一步調(diào)節(jié)溶液pH．
（4）步驟IV中使用熱NH₄HCO₃溶液能促進Zn²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，但溫度不宜過高，其原因可能是

 

．
（5）步驟V在

 

（填儀器名稱）中進行，已知堿式碳酸鋅的化學式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，請寫出發(fā)生反應的化學方程式：

 

．判斷已分解完全的操作是

 

．
（6）用如下方法測定所得活性氧化鋅的純度：
①取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000mol/L硫酸溶液完全溶解
②用濃度為0.500mol/L的標準氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達終點時消耗氫氧化鈉溶液12.00mL．
假設雜質(zhì)不參與反應，則所得活性氧化鋅的純度為

 

．
若在滴定時，實際操作中過量半滴（1mL溶液為25滴），則本次滴定的相對誤差為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）加入稀硫酸溶解過濾得到溶液中含有硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅，加入高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子和銅離子，加入鋅還原銅離子為銅單質(zhì)，過濾得到硫酸鋅，碳化加入碳酸氫銨沉淀鋅離子生成堿式碳酸鋅，加熱分解生成活性氧化鋅；
（1）依據(jù)溶液配制過程分析需要的儀器有玻璃棒、燒杯、量筒、膠頭滴管等；
（2）檢驗沉淀是否完全可以利用鐵離子遇到硫氰酸鉀溶液變紅色設計驗證，依據(jù)沉淀PH范圍調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和銅離子沉淀；
（3）步驟III中加入Zn粉的作用是含有銅離子，調(diào)節(jié)溶液PH除凈銅離子；
（4）碳酸氫銨受熱易分解分析；
（5）固體分解再坩堝中進行；堿式碳酸鋅的化學式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結合原子守恒配平書寫得到反應的化學方程式；
（6）依據(jù)滴定所需氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量計算剩余硫酸物質(zhì)的量，計算得到與氧化鋅反應的硫酸物質(zhì)的量計算得到氧化鋅物質(zhì)的量，計算純度；1mL溶液為25滴，半滴的體積為

1

50

mL； 相對誤差=

1 50 ml

12ml

計算得到；

解答： 解：粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）加入稀硫酸溶解過濾得到溶液中含有硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅，加入高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子和銅離子，加入鋅還原銅離子為銅單質(zhì)，過濾得到硫酸鋅，碳化加入碳酸氫銨沉淀鋅離子生成堿式碳酸鋅，加熱分解生成活性氧化鋅；
（1）步驟I中所需25%稀硫酸可用98%濃硫酸（密度為1.84g/mL）配制，是粗略配制在燒杯內(nèi)稀釋配制，所需的儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要儀器有量筒、膠頭滴管等；
故答案為：bd；
（2）檢驗沉淀是否完全可以利用鐵離子遇到硫氰酸鉀溶液變紅色設計驗證，取少量溶液，滴加KSCN溶液，無顏色變化說明沉淀完全，依據(jù)沉淀PH范圍調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和銅離子沉淀，調(diào)節(jié)溶液PH為4.1～4.7；
故答案為：取少量溶液，滴加KSCN溶液，無顏色變化，4.1～4.7；
（3）步驟III中加入Zn粉的作用是含有銅離子，進一步調(diào)節(jié)溶液pH除凈銅離子；
故答案為：除去溶液中的Cu²⁺；
（4）步驟IV中使用熱NH₄HCO₃溶液能促進Zn²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，但溫度不宜過高，其原因可能是碳酸氫銨受熱易分解；
故答案為：NH₄HCO₃分解導致?lián)p失；
（5）固體分解在坩堝中進行；堿式碳酸鋅的化學式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結合原子守恒配平書寫得到反應的化學方程式為：Zn₅（OH）₆（CO₃）₂

△   .

5ZnO+2CO₂↑+3H₂O；判斷已分解完全的操作是稱量至恒重；
故答案為：坩堝、Zn₅（OH）₆（CO₃）₂

△   .

5ZnO+2CO₂↑+3H₂O，恒重操作；
（6）依據(jù)滴定所需氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量計算剩余硫酸物質(zhì)的量，計算得到與氧化鋅反應的硫酸物質(zhì)的量計算得到氧化鋅物質(zhì)的量，與氧化鋅反應的氫離子物質(zhì)的量=0.0150L×1.000mol/L×2-0.500mol/L×0.0120L=0.024mol，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O
計算純度=

0.012mol×81g/mol

1.000g

×100%=97.2%；
1mL溶液為25滴，半滴的體積為

1

50

mL； 相對誤差=

1 50 ml

12ml

×100%=0.17%；
故答案為：97.2%；0.17%；

點評：本題考查了物質(zhì)制備和分離的實驗過程分析判斷，實驗操作和定量計算式解題關鍵，題目難度中等．