Question

11．納米ZnO在催化、醫(yī)藥及橡膠等新材料方面有廣闊的應(yīng)用前景，下面是制備納米ZnO的相關(guān)工藝流程，試回答有關(guān)問題：

已知：K_sp[Zn（OH）₂]=4.5×10^-17，且Zn（OH）₂具有兩性．
（1）試劑A是氨水，試劑B是Ba（OH）₂，步驟I生成BaSO₄的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓．
（2）步驟II中，pH應(yīng)調(diào)節(jié)至c（填序號）．
a．3～5        b．5       c．8～9         d．12～14
（3）步驟II中“回流”時(shí)必須用到下列儀器中的d（填序號）．
a．分液漏斗   b．溫度計(jì)  c．空氣冷凝管  d．球形冷凝管
（4）已知，在實(shí)驗(yàn)室中用200mL 0.25mol/L ZnSO₄溶液與50mL 8mol/L的試劑A
反應(yīng)，則加入固體試劑B的質(zhì)量為8.6g（計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．
（5）步驟II在加熱回流的同時(shí)，要蒸出氨氣（填物質(zhì)名稱），該物質(zhì)可循環(huán)使用．
（6）納米ZnO也可以用以下流程制備（其中反應(yīng)②生成了兩種碳的化合物）．
書寫相關(guān)的化學(xué)方程式①H₂C₂O₄+ZnCl₂+2H₂O=ZnC₂O₄•2H₂O+2HCl，②ZnC₂O₄•2H₂O=ZnO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 硫酸鋅加入試劑A為氨水得到鋅氨絡(luò)離子，加入試劑B攪拌，減壓過濾，得到硫酸鋇沉淀和Zn（NH₃）₄^2-、OH^-等，調(diào)節(jié)溶液PH回流加熱過濾，得到氫氧化鋅沉淀，洗滌烘干干燥焙燒得到氧化鋅，
（1）分析可知試劑A為氨水，試劑B為氫氧化鋇溶液，步驟Ⅰ是鋇離子和硫酸根離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀；
（2）步驟II中，pH應(yīng)調(diào)節(jié)到鋅離子全部沉淀，結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算溶液的PH判斷；
（3）步驟II中“回流”時(shí)需要冷凝裝置，空氣冷凝管，直形冷凝管主要是蒸出產(chǎn)物時(shí)使用（包括蒸餾和分餾），當(dāng)蒸餾物沸點(diǎn)超過140度時(shí)，一般使用空氣冷凝管，以免直形冷凝管通水冷卻導(dǎo)致玻璃溫差大而炸裂，球形冷凝管主要用于回流，蒸氣冷凝后又流回反應(yīng)體系，冷凝面積較直形冷凝管大，冷凝效率稍高；
（4）加入固體B為氫氧化鋇，鋇離子和硫酸根離子交換生成硫酸鋇沉淀，結(jié)合硫酸根離子物質(zhì)的量等于鋇離子物質(zhì)的量計(jì)算氫氧化鋇的質(zhì)量；
（5）步驟II在加熱回流的同時(shí)把反應(yīng)生成的氨氣蒸出，可以循環(huán)使用；
（6）草酸和氯化鋅溶液反應(yīng)生成草酸鋅結(jié)晶水合物，硫酸鋅晶體分解生成氧化鋅、生成了兩種碳的化合物為一氧化碳、二氧化碳，元素守恒得到水，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式．

解答 解：硫酸鋅加入試劑A為氨水得到鋅氨絡(luò)離子，加入試劑B攪拌，減壓過濾，得到硫酸鋇沉淀和Zn（NH₃）₄^2-、OH^-等，調(diào)節(jié)溶液PH回流加熱過濾，得到氫氧化鋅沉淀，洗滌烘干干燥焙燒得到氧化鋅，
（1）分析可知試劑A為氨水，試劑B為氫氧化鋇溶液，步驟Ⅰ是鋇離子和硫酸根離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀，試劑A為：氨水，試劑B為Ba（OH）₂，步驟I生成BaSO₄的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案為：氨水；Ba（OH）₂；Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（2）結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算溶液的PH，K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）c²（OH^-）=4.5×10^-17，c（OH^-）=$\root{3}{4.5×1{0}^{-17}}$=3.6×10^-6mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{3.6×1{0}^{-6}}$=2.8×10^-9mol/L，PH=-lg2.8×10^-9=9-0.5=8.5，步驟II中，pH應(yīng)調(diào)節(jié)，8.5鋅離子全部沉淀，故選c，
故答案為：c；
（3）步驟II中“回流”時(shí)需要冷凝裝置，球形冷凝管主要用于回流，蒸氣冷凝后又流回反應(yīng)體系，冷凝面積較大，冷凝效率稍高，故答案為：d；
（4）加入固體B為氫氧化鋇，鋇離子和硫酸根離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀，硫酸根離子物質(zhì)的量等于鋇離子物質(zhì)的量計(jì)算氫氧化鋇的質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)室中用200mL 0.25mol/L ZnSO₄溶液與50mL 8mol/L的試劑為氨水反應(yīng)，硫酸根離子物質(zhì)的量=硫酸鋇物質(zhì)的量=氫氧化鋇物質(zhì)的量=0.200L×0.25mol/L=0.05mol，則加入固體試劑氫氧化鋇的質(zhì)量=0.05mol×171g/mol=8.6g，故答案為：8.6g；
（5）步驟II在加熱回流的同時(shí)把反應(yīng)生成的氨氣蒸出，可以循環(huán)使用，故答案為：氨氣；
（6）草酸和氯化鋅溶液反應(yīng)生成草酸鋅結(jié)晶水合物，化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄+ZnCl₂+2H₂O=ZnC₂O₄•2H₂O+2HCl；硫酸鋅晶體分解生成氧化鋅、生成了兩種碳的化合物為一氧化碳、二氧化碳，元素守恒得到水，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為ZnC₂O₄•2H₂O=ZnO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄+ZnCl₂+2H₂O=ZnC₂O₄•2H₂O+2HCl；ZnC₂O₄•2H₂O=ZnO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)過程分析、離子性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作、反應(yīng)定量計(jì)算等知識點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．