Question

1．以粗氧化鋅粉（含F(xiàn)eO、Fe₂O₃、ZnS等）制取活性ZnO的工藝如下：
步驟1：以H₂SO₄浸出粗氧化鋅，同時加入H₂O₂；
步驟2：過濾，調(diào)節(jié)濾液的pH；
步驟3：過濾，向濾液中加NH₄HCO₃，得堿式碳酸鋅沉淀；
步驟4：過濾、洗滌、煅燒，得產(chǎn)品．
已知：離子沉淀的pH見下表．

離子	開始沉淀pH	沉淀完全pH
Fe2+	7.6	9.6
Fe3+	2.7	3.7
Zn2+	5.4	8.0

（1）加入H₂O₂時能浸出硫化鋅，同時生成淡黃色固體，寫出其化學方程式ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S．
（2）步驟2中調(diào)節(jié)溶液pH的范圍是3.7～5.4．
（3）取洗滌、干燥后的堿式碳酸鋅68.2g，充分灼燒后測得殘留物質(zhì)的質(zhì)量為48.6g，將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得沉淀20g．計算堿式碳酸鋅的組成（用化學式表示，寫出計算過程）．ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

Answer 1

分析 粗氧化鋅粉（含F(xiàn)eO、Fe₂O₃、ZnS等）加入稀硫酸溶解同時加入過氧化氫氧化，得到的溶液為硫酸鋅、硫酸鐵，過濾，調(diào)節(jié)溶液pH3.7～5.4，鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（ OH）₃沉淀，過濾分離，濾液中主要含有硫酸鋅，向濾液中加NH₄HCO₃，得堿式碳酸鋅沉淀，過濾、洗滌、煅燒，得產(chǎn)品，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）加入H₂O₂時能浸出硫化鋅，同時生成淡黃色固體，由S生成，則化學方程式為：ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S；
故答案為：ZnS+H₂O₂+H₂SO₄=ZnSO₄+2H₂O+S；
（2）步驟2中調(diào)節(jié)溶液pH的目的是沉淀鐵離子，不沉淀鋅離子，由表可知，pH范圍為：3.7～5.4；
故答案為：3.7～5.4；
（3）取洗滌、干燥后的堿式碳酸鋅68.2g，充分灼燒后測得殘留物質(zhì)的質(zhì)量為48.6g，則m（ZnO）=48.6g，n（ZnO）=$\frac{48.6g}{81g/mol}$=0.6mol，鋅的質(zhì)量為39g，
將所得氣體通入足量澄清石灰水中，得沉淀20g，則m（碳酸鈣）=20g，故n（碳酸根）=n（碳酸鈣）=$\frac{20g}{100g/mol}$=0.2mol，
設氫氧根的物質(zhì)的量為X，根據(jù)電荷守恒：0.6mol×2=0.2mol×2+X，
得氫氧根的物質(zhì)的量為X=0.8mol，
堿式碳酸鋅68.2 g減去鋅的質(zhì)量，碳酸根和氫氧根的質(zhì)量，剩下的就為水的質(zhì)量：68.2-39-0.2×60-0.8×17=3.6g，物質(zhì)的量為0.2mol，
故堿式碳酸鋅的組成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O；
答：堿式碳酸鋅的組成為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O 或Zn₃（OH）₄CO₃•H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)的分離與提純方法的綜合應用及制備實驗方案的設計，題目難度中等，涉及化學計算、氧化還原反應等知識，明確實驗目的、實驗原理為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．