Question

實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，在其廢液中含有大量的硫酸鋅，由于粗鋅中還含有鐵，使溶液中含有一定量的硫酸亞鐵．某興趣小組的同學(xué)用上述廢液為原料制取皓礬（Z_nSO₄.7H₂O）并探究其性質(zhì)．
（1）制備皓礬的實驗流程如圖．

已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：F_e（OH）₃：2.7→3.7，
F_e（OH）₂：7.6→9.6，Z_n（OH）₂：5.7→8.0，試回答：
①從溶液A到溶液B所加入試劑①的目的是

 

，應(yīng)選擇試劑

 

A．氨水    B．N_aCLO溶液    C．20%的 H₂O₂   D．濃硫酸
②加入試劑 ②的目的是調(diào)節(jié)溶液的PH值，使鐵元素完全沉淀，以得到較純的Z_nSO₄溶液，加入的試劑②最好是

 

．
③從晶體1→晶體2，該過程的名稱是

 

．
④在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是

 

．
（2）探究Z_nSO₄.7H₂O的性質(zhì)稱取28.7gZ_nSO₄.7H₂O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱，測得殘留固體的質(zhì)量與溫度的對應(yīng)數(shù)據(jù)見下表：

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

①Z_nSO₄.7H₂O加熱到1000℃時分解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物除水蒸汽、SO₃、SO₂外還可能有

 

（寫化學(xué)式），寫出一種可能的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
②為進(jìn)一步探究確認(rèn)分解生成的氣體組成，某同學(xué)設(shè)計了一個測定各組分含量的實驗方案，其可能用到的儀器如圖所示：

按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序為①→⑨→⑩→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→②（填序號）．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗設(shè)計題

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，同時加入的試劑不能引入新的雜質(zhì)；
②試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；
③晶體重新結(jié)晶的過程是物質(zhì)提純的方法是重結(jié)晶；
④洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；
（2）①根據(jù)ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時所的固體的質(zhì)量情況來確定成分；
②依據(jù)分解生成的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣分析．

解答： 解：（1）①化學(xué)實驗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，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，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現(xiàn)實驗?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使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，來實現(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：將制氫廢液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)；C；
②試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；Zn粉會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，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，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）①ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時所的固體的質(zhì)量為8.1g，加熱到60°會將所有的結(jié)晶水失去，到1000℃時硫酸鋅已經(jīng)分解為氧化鋅、三氧化硫，三氧化硫可以寫成二氧化硫和氧氣；
故答案為：O₂，ZnSO₄?7H₂O

△   .

ZnO+SO₃+7H₂O；
②依據(jù)分解生成的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣分析，按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序為①→⑨→⑩→，先通過飽和亞硫酸鈉溶液吸收三氧化硫反應(yīng)生成二氧化硫，通過濃硫酸干燥氣體后通過堿石灰吸收二氧化硫，最后利用排水量氣法測定氧氣體積，依據(jù)氧氣和生成二氧化硫之間的電子守恒計算費用生成二氧化硫，最后得到三氧化硫，所以裝置連接為：①→⑨→⑩→⑥→⑤→③→④→⑧→⑦→②；
故答案為：⑥⑤③④⑧⑦；

點評：本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離和提純的綜合實驗設(shè)計題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．