Question

【題目】活性氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)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(guān)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(kāi)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、量筒外，還需要_____（選填編號(hào)）

A．天平 B．滴定管 C．容量瓶 D．膠頭滴管

（2）步驟II中加入H2O2溶液的作用是_________________________（用離子方程式表示）；

（3）用ZnO調(diào)節(jié)pH，以除去含鐵雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是_______________________。

（4）步驟III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH。

（5）堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]煅燒的化學(xué)方程式為________________________________。

（6）用如下方法測(cè)定所得活性氧化鋅的純度（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）：

① 取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000mol·L-1 硫酸溶液完全溶解，滴入幾滴甲基橙。② 用濃度為0.5000mol·L-1 的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗氫氧化鈉溶液12.00mL。判斷滴定終點(diǎn)的方法是________；所得活性氧化鋅的純度為________（相對(duì)原子質(zhì)量 O-16 Zn-65 ）。

Answer 1

【答案】D2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點(diǎn)97.2%

【解析】

粗氧化鋅(含鐵、銅的氧化物)加入稀硫酸溶解過(guò)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(guò)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；(5)堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn2(OH)2CO3，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到反應(yīng)的化學(xué)方程式；(6)依據(jù)滴定所需氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量計(jì)算剩余硫酸物質(zhì)的量，計(jì)算得到與氧化鋅反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量計(jì)算得到氧化鋅物質(zhì)的量，計(jì)算純度。

(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、量筒外，還需要儀器有膠頭滴管等，故答案為：D；

(2)步驟II中加入H2O2溶液是將亞鐵離子氧化，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)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：4.1～4.7；

(4)步驟III中加入Zn粉的作用是通過(guò)置換反應(yīng)除去銅離子，并且進(jìn)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+；

(5)堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn2(OH)2CO3，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O，故答案為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O；

(6)依據(jù)滴定原理可知，當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點(diǎn)，根據(jù)所需氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量計(jì)算剩余硫酸物質(zhì)的量，計(jì)算得到與氧化鋅反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量，從而計(jì)算得到氧化鋅物質(zhì)的量，與氧化鋅反應(yīng)的氫離子物質(zhì)的量=0.0150L×1.000mol/L×2-0.500mol/L×0.0120L=0.024mol，由ZnO+2H+=Zn2++H2O，則活性氧化鋅的純度=×100%=97.2%，故答案為：當(dāng)溶液由橙色變?yōu)辄S色且半分鐘內(nèi)不變色即為滴定終點(diǎn)，97.2%。