Question

6．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)參觀了某廠用粗ZnO制備活性ZnO的生產(chǎn)流程，做如下探究．

I、制備活性氧化鋅：一種由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備活性ZnO的流程如圖1：
查閱資料：圖1反應(yīng)3是為了制得堿式碳酸鋅、堿式碳酸鋅經(jīng)焙燒可制得活性ZnO；請(qǐng)問(wèn)答下列問(wèn)題：
（1）溶解前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒，目的是使氧化鋅粗品充分反應(yīng)；
（2）寫(xiě)出在粗ZnO樣品中加硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O（寫(xiě)一個(gè)）；
（3）操作A的名稱(chēng)是過(guò)濾，反應(yīng)2中加入鋅發(fā)生的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)（填基本類(lèi)型）；
II、測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式：用圖2下列裝置測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)組成，要計(jì)算xZnCO₃•yZn（OH）₂•zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比．（假設(shè)每步反應(yīng)、吸收均完全）
[實(shí)驗(yàn)步驟]①按圖連接好裝置，并檢查裝置的氣密性檢查裝置的氣密性；  ②在熱分解裝置中裝入68.2g樣品，打開(kāi)活塞K₁、K₂，關(guān)閉K₃，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘； ③稱(chēng)量裝置C、D的質(zhì)量；④關(guān)閉活塞K₁，K₂，打開(kāi)K₃，打啟動(dòng)熱分解裝置，使樣品充分熱解；⑤停止加熱，繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫； ⑥再次分別稱(chēng)量裝置C、D的質(zhì)量、并記錄了如下數(shù)據(jù)：裝置C增加的質(zhì)量為10.8g；裝置D增加的質(zhì)量為8.8g．
[實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理]：
（1）A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣．
（2）第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收．
（3）老師在審閱方案后指出應(yīng)該在E處再增加一套裝置，你認(rèn)為所加儀器名稱(chēng)是干燥管，儀器中藥品是堿石灰，其作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D，若沒(méi)有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏大（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）；（可能用到的相對(duì)分子量：ZnCO₃：125，Zn（OH）₂：99，ZnO：81，H₂O：18，CO₂：44）
（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算xZnCO₃•yZn（OH）₂•zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=1：2：1；該堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 【問(wèn)題討論】
（1）將洗凈的石英砂研磨成粉末是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率；
（2）根據(jù)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水及質(zhì)量守恒定律解答；
（3）根據(jù)物質(zhì)的分離的方法，根據(jù)置換反應(yīng)的定義分析；
【實(shí)驗(yàn)步驟】①根據(jù)裝置要求，連接好裝置，并檢查裝置的氣密性進(jìn)行解答；
②裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）根據(jù)堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物）既能吸水，氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)分析；
（2）根據(jù)這樣做能使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收分析解答；
（3）根據(jù)E能吸收空氣中的水和二氧化碳解答；
（4）根據(jù)C吸收的是水，D吸收的是二氧化碳，堿式碳酸鋅樣品68.2g，裝置C增加的質(zhì)量為10.8g，故生成水的質(zhì)量為10.8g；裝置D增加的質(zhì)量為8.8g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為68.2g-10.8g-8.8g=48.6g，計(jì)算各物質(zhì)的物質(zhì)的量，利用元素守恒計(jì)算堿式碳酸鋅中x、y、z，據(jù)此書(shū)寫(xiě)堿式碳酸鋅化學(xué)式．

解答 解：【問(wèn)題討論】
（1）要將洗凈的石英砂研磨成粉末是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率；故答案：使氧化鋅粗品充分反應(yīng)．（只答提高反應(yīng)速度不給分）
（2）氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案：ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；
（3）A操作將固體與液體分開(kāi)，操作為過(guò)濾；反應(yīng)2是鋅和硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸鋅，是一種單質(zhì)和一中化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，屬置換反應(yīng)，故答案：過(guò)濾；置換；
II測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
【實(shí)驗(yàn)步驟】①由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)測(cè)量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計(jì)算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量C裝置裝置，計(jì)算生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)首先檢驗(yàn)裝置的氣密性．
②裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．
活塞的操作方法是：打開(kāi)活塞K₁、K₂，關(guān)閉活塞K₃；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）堿石灰的作用除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣，故答案：除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
（2）繼續(xù)通空氣的目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收，故答案：使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收；
（3）E處應(yīng)該添加一個(gè)盛有的干燥管，堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D，那么裝置D吸收了一部分空氣中的二氧化碳，增重大于實(shí)際分解得到的二氧化碳，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大；故答案：干燥管；堿石灰；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D；偏大；
（4）堿式碳酸鋅樣品68.2g，裝置C增加的質(zhì)量為10.8g，故生成水的質(zhì)量為10.8g；裝置D增加的質(zhì)量為8.8g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為68.2g-10.8g-8.8g=48.6g，故
xZn CO₃•yZn（OH）₂•zH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）ZnO+（y+z）H₂O+xCO₂
                         81（x+y）  18（y+z）  44x  
                         48.6g      10.8g       8.8g
$\left\{\begin{array}{l}{\frac{81（x+y）}{48.6g}=\frac{44x}{8.8g}--①}\\{\frac{18（y+z）}{10.8g}=\frac{44x}{8.8g}--②}\end{array}\right.$
由①可得x：y=1：2帶入②可得x：z=1：1
則x：y：z=1：2：1；
反應(yīng)的化學(xué)方程式方程式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+2H₂O．故答案為：1：2：1；ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、對(duì)操作步驟的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、氧化學(xué)計(jì)算等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息進(jìn)行解決問(wèn)題的能力．