Question

實驗室利用廢舊鋅錳電池來制備納米級ZnO，一種方法如下：
取廢舊鋅錳電池5節(jié)，拆開，把鋅皮煮沸后刷凈晾干；剪碎放入燒杯中，在室溫下，用硫酸溶解；待鋅皮完全溶解，抽濾除去雜質(zhì)；將濾液與A溶液反應(yīng)制得ZnCO₃后，高溫分解，即可得納米級ZnO．
回答下列問題：
（1）溶解鋅皮時，用不同濃度硫酸、溶解時間和硫酸鋅產(chǎn)率的關(guān)系見下表．由表可知，室溫下溶解鋅皮時硫酸的事宜濃度為

 

mol?L^-1．溶解鋅皮時硫酸用量不宜過多，其原因是

 

．
    表1  硫酸濃度對鋅溶解時間和硫酸鋅產(chǎn)率的影響

實驗編號	鋅皮質(zhì)量/g	硫酸濃度/（mol?L-1）	酸用量/mL	溶解耗時/h	ZnSO4?7H2O產(chǎn)率
1	11.1	6	34	＞24	88.83
2	12.0	4	56	11	88.92
3	12.0	3	72	5	91.54
4	12.6	2	107	＞24	91.33

（2）①制備ZnCO₃時，原料A選（NH₄）₂CO₃溶液而不用Na₂CO₃溶液的原因

 

．
②生成的ZnCO₃沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是

 

．
（3）ZnCO₃在封閉的高溫電爐中焙燒，焙燒后的ZnO粉末用去離子水洗凈，再用乙醇洗滌3次，減壓過濾，干燥，得到純凈的納米級ZnO．
①用乙醇洗滌的目的是

 

．
②焙燒5小時后，ZnCO₃的分解速率隨分解時間的延長而增加的幅度緩慢，其主要原因為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）分析圖表數(shù)據(jù)可知硫酸鋅晶體在硫酸濃度為3mol/L時產(chǎn)率最大；分析過程可知生成碳酸鋅需要加入A溶液為碳酸銨，硫酸過量會消耗更多的硫酸銨；
（2）①Na₂CO₃溶液堿性強于碳酸銨溶液，會促進鋅離子水解生成氫氧化鋅；
②取洗滌液檢驗硫酸根離子的存在；
（3）①乙醇易揮發(fā)，氧化鋅不溶于乙醇，有利于干燥減少損失；
②依據(jù)化學(xué)平衡原理分析判斷；

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據(jù)可知硫酸鋅晶體在硫酸濃度為3mol/L時產(chǎn)率最大；把鋅皮煮沸后刷凈晾干；剪碎放入燒杯中，在室溫下，用硫酸溶解；待鋅皮完全溶解，抽濾除去雜質(zhì)；將濾液與A溶液反應(yīng)制得ZnCO₃后，高溫分解，即可得納米級ZnO，過程可知生成碳酸鋅需要加入A溶液為碳酸銨，硫酸過量會消耗更多的硫酸銨，造成浪費；
故答案為：3，硫酸過量會消耗更多的硫酸銨，造成浪費；
（2）①制備ZnCO₃時，原料A選（NH₄）₂CO₃溶液而不用Na₂CO₃溶液的原因是Na₂CO₃溶液比碳酸銨堿性強，會促進鋅離子水解生成氫氧化鋅；
故答案為：Na₂CO₃溶液堿性比碳酸銨強，會促進鋅離子水解生成氫氧化鋅；
②生成的ZnCO₃沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是取洗滌液檢驗硫酸根離子的存在，取最后一次洗滌液，先加鹽酸，然后加BaCl₂溶液，若無沉淀生成則已洗凈；
故答案為：取最后一次洗滌液，先加鹽酸，然后加BaCl₂溶液，若無沉淀生成則已洗凈；
（3）①ZnCO₃在封閉的高溫電爐中焙燒，焙燒后的ZnO粉末用去離子水洗凈，再用乙醇洗滌3次，用乙醇洗滌的目的是乙醇易揮發(fā)，氧化鋅不溶于乙醇，有利于干燥減少損失；
故答案為：乙醇易揮發(fā)，有利于Zn粉末的干燥；
②依據(jù)化學(xué)平衡原理分析判斷，焙燒5小時后，ZnCO₃的分解速率隨分解時間的延長而增加的幅度緩慢，其主要原因為反應(yīng)ZnCO₃（s）=ZnO（s）+CO₂（g），生成大量二氧化碳趨于平衡；
故答案為：反應(yīng)ZnCO₃（s）=ZnO（s）+CO₂（g），生成大量二氧化碳趨于平衡；

點評：本題考查了物質(zhì)分離提純方法，實驗基本操作的分析應(yīng)用，注意分析題干信息掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．