Question

實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時(shí)，由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì)，使得溶液中混有一定量的硫酸亞鐵，為了充分利用制氫廢液，常用其制備皓礬．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)以制氫氣的廢液為原料來(lái)制取皓礬并探究其性質(zhì)．
（1）制備皓礬的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示．

已知：開(kāi)始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：
Fe（OH）₃：2.7一3.7
Fe（OH）₂：7.6一9.6
Zn（OH）₂：5.7一8.0 
試回答下列問(wèn)題：①加入的試劑①，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸等，應(yīng)選用______，其理由是______
②加入的試劑②，供選擇使用的有：Zn粉、ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃、ZnSO₄等，應(yīng)選用______，其理由是______ 
③從晶體1→晶體2，該過(guò)程的名稱是______．
④在得到皓礬時(shí)，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是______．
（2）探究ZnSO₄?7H₂O的性質(zhì)
⑤稱取28.7g ZnSO₄?7H₂O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱，測(cè)得殘留固體的質(zhì)量與溫度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

溫度（℃）	60	240	930	1000
殘留固體質(zhì)量（g）	19.7	16.1	8.1	8.1

試寫(xiě)出ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時(shí)的反應(yīng)方程式______ ZnO+SO₃+7H₂O

Answer 1

【答案】分析：（1）①依據(jù)流程分析判斷，試劑1是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他離子不沉淀，同時(shí)加入的試劑不能引入新的雜質(zhì)；
②試劑2是用來(lái)調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實(shí)驗(yàn)不能引入新的雜質(zhì)；
③晶體重新結(jié)晶的過(guò)程是物質(zhì)提純的方法是重結(jié)晶；
④洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時(shí)減少皓釩晶體的損失；
（2）⑤根據(jù)ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時(shí)所的固體的質(zhì)量情況來(lái)確定成分；
（2）氫氧化鋅具有兩性，可以和強(qiáng)堿反應(yīng)可溶于水的鹽．
解答：解：（1）①化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時(shí)，由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì)，溶于酸后生成亞鐵離子鋅離子，依據(jù)開(kāi)始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，分析判斷，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會(huì)全部全部沉淀，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵�求，除去亞鐵離子需要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使三價(jià)鐵離子全部沉淀，此時(shí)鋅離子不沉淀，來(lái)實(shí)現(xiàn)分離，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸中只有20%的H₂O₂ 在氧化亞鐵離子不引入雜質(zhì)，故答案為：20%的H₂O₂；將制氫廢液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時(shí)避免引入新的雜質(zhì)；
②試劑2是用來(lái)調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實(shí)驗(yàn)不能引入新的雜質(zhì)；Zn粉會(huì)把氧化得到的鐵離子還原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃可以反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，使鐵離子沉淀，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，ZnSO₄不能調(diào)節(jié)溶液PH，且引入雜質(zhì)硫酸根離子，故答案為：ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃；
③晶體溶解再結(jié)晶是提純晶體的方法為重結(jié)晶；故答案為：重結(jié)晶；
④洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時(shí)減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時(shí)，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；故答案為：為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；
（2）⑤ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時(shí)所的固體的質(zhì)量為8.1g，加熱到60°會(huì)將所有的結(jié)晶水失去，到1000℃時(shí)硫酸鋅已經(jīng)分解為氧化鋅、三氧化硫，故答案為：ZnSO₄?7H₂OZnO+SO₃+7H₂O，故答案為：ZnSO₄?7H₂OZnO+SO₃+7H₂O；
⑥向硫酸鋅中逐滴加入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)先產(chǎn)生白色沉淀氫氧化鋅，然后又逐漸溶解在氫氧化鈉中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為；Zn（OH）₂+2OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O，故答案為：Zn（OH）₂+2OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離和提純的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，難度大．