Question

活性氧化鋅是一種多功能性的新型無機(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(hào)）
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(yàn)沉淀是否完全的實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液pH．
（4）步驟IV中使用熱NH₄HCO₃溶液能促進(jìn)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(jìn)行，已知堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，請(qǐng)寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．判斷已分解完全的操作是

 

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

 

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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),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：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(yàn)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(shè)計(jì)驗(yàn)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(jìn)行；堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書寫得到反應(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；1mL溶液為25滴，半滴的體積為

1

50

mL； 相對(duì)誤差=

1 50 ml

12ml

計(jì)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(yàn)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(shè)計(jì)驗(yàn)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(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⁺；
（4）步驟IV中使用熱NH₄HCO₃溶液能促進(jìn)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(dǎo)致?lián)p失；
（5）固體分解在坩堝中進(jìn)行；堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn₅（OH）₆（CO₃）₂，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書寫得到反應(yīng)的化學(xué)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(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，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，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O
計(jì)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(duì)誤差=

1 50 ml

12ml

×100%=0.17%；
故答案為：97.2%；0.17%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備和分離的實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，實(shí)驗(yàn)操作和定量計(jì)算式解題關(guān)鍵，題目難度中等．