Question

“爛版液”是制印刷鋅板時(shí)，用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的“廢液”（只含有少量的Cl^-、Fe³⁺雜質(zhì)）．某化學(xué)興趣小組擬用1L“爛版液”制取Zn（NO₃）₂?6H₂O的過(guò)程如下：

已知：Zn（NO₃）₂?6H₂O是一種無(wú)色晶體，水溶液呈酸性，Zn（NO₃）₂能與堿反應(yīng)，得到的產(chǎn)物具有兩性． Ksp[Zn（OH）₂]═1.0×10^-17  Ksp[Fe（OH）₃]═1.0×10^-36
（1）Zn（NO₃）₂?6H₂O是一種無(wú)色晶體，其水溶液呈酸性，用離子方程式表示為

 

．
（2）在操作①中保持pH=X（堿性）的目的是

 

．
（3）要使溶液中的金屬離子完全生成沉淀Ⅰ，應(yīng)控制溶液的PH 的X≥

 

．
（4）操作③中加熱、煮沸的目的是促使Fe³⁺完全水解，此步驟操作的理論依據(jù)是

 

．
（5）操作④保持pH=2的目的是

 

；如果把Zn（NO₃）₂溶液直接加熱蒸干灼燒，最后所得固體為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：“爛板液”中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8使鐵離子、鋅離子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸鋅溶液，在酸性條件下加熱濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，得到Zn（NO₃）₂?6H₂O是一種無(wú)色晶體．
（1）爛板液”中溶質(zhì)的主要成分是Zn（NO₃）₂，溶液中鋅離子水解溶液顯酸性；
（2）Zn²⁺、Fe³⁺完全沉淀生成相應(yīng)的氫氧化物；
（3）熱煮沸促使Fe³⁺完全水解，水解過(guò)程是吸熱反應(yīng)，升溫促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；鋅離子完全沉淀時(shí)鋅離子濃度小于10^-5mol/L；
（5）鋅離子易水解生成氫氧化鋅，如果把Zn（NO₃）₂溶液直接加熱蒸干灼燒，最后所得固體為ZnO；

解答： 解：“爛板液”中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8使鐵離子、鋅離子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的鐵離子，調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸鋅溶液，在酸性條件下加熱濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，得到Zn（NO₃）₂?6H₂O是一種無(wú)色晶體．
（1）爛板液”中溶質(zhì)的主要成分是Zn（NO₃）₂，溶液中鋅離子水解顯酸性，Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺；
故答案為：Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺；
（2）使鋅離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅，PH不大，如果PH加大氫氧化鋅兩性又溶解，Zn²⁺、Fe³⁺完全沉淀生成相應(yīng)的氫氧化物；
故答案為：防止生成的Zn（OH）₂溶解；
（3）計(jì)算鋅離子完全沉淀時(shí)的溶液PH，離子濃度為10^-5mol/L時(shí)沉淀完全，結(jié)合Ksp[Zn（OH）₂]═c（Zn²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-17，c（OH^-）

1.0×10-17 10-5

=1.0×10^-6mol/L，溶液中c（H⁺）=

10-14

10-6

=10^-8mol/L，PH=8；
故答案為：8；
（4）熱煮沸促使Fe³⁺完全水解，原理是水解是吸熱反應(yīng)，溫度越高，水解程度越大；
故答案為：水解過(guò)程是吸熱反應(yīng)，溫度越高，水解程度越大；
（5）鋅離子易水解生成氫氧化鋅，酸性條件下可抑制鋅離子的水解，如果把Zn（NO₃）₂溶液直接加熱蒸干灼燒，促進(jìn)水解，生成的硝酸揮發(fā)，最后得到氫氧化鋅固體，灼燒得到氧化鋅；最后所得固體為ZnO；
故答案為：抑制Zn²⁺水解生成Zn（OH）₂；ZnO．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氫氧化鋅的兩性、過(guò)濾的儀器、沉淀的生成、鹽類的水解等，難度不大，注意鋅離子易水解生成氫氧化鋅，酸性條件下可抑制鋅離子的水解．