Question

12．鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）是對(duì)可見(jiàn)光敏感的半導(dǎo)體催化劑，其實(shí)驗(yàn)室制備原理為：
Zn²⁺+2Fe²⁺+3C₂O₄^2-+6H₂O$\frac{\underline{\;75℃\;}}{\;}$ ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O↓…（a）
ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ ZnFe₂O₄+2CO₂↑+4CO↑+6H₂O …（b）
已知：ZnC₂O₄和FeC₂O₄難溶于水．
（1）上述制備原理中不屬于氧化還原反應(yīng)的是a（選填：“a”或“b”）．
（2）制備ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O時(shí)，可選用的藥品有：
Ⅰ．（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O
Ⅱ．ZnSO₄•7H₂O
Ⅲ．（NH₄）₂C₂O₄•7H₂O．
①稱(chēng)量藥品時(shí)，必須嚴(yán)格控制$\frac{n（F{e}^{2+}）}{n（Z{n}^{2+}）}$=2：1．
②選用的加料方式是c（填字母）．
a．按一定計(jì)量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同時(shí)加入反應(yīng)器并加水?dāng)嚢瑁�然后升溫�?5℃．
b．按一定計(jì)量比，Ⅰ、Ⅲ同時(shí)加入反應(yīng)器加水配成溶液，然后加入Ⅱ，再升溫到75℃．
c．按一定計(jì)量比，將Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同時(shí)加熱到75℃，然后將乙溶液緩慢加入甲溶液中，并持續(xù)攪拌．
（3）從溶液中分離出ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O需過(guò)濾、洗滌．已洗滌完全的依據(jù)是取最后一次洗滌濾液，滴入1-2滴鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若不出現(xiàn)白色沉淀，表示已洗凈．
（4）ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O熱分解需用酒精噴燈，還用到的硅酸鹽質(zhì)儀器有坩堝、泥三角、玻璃棒．
（5）某化學(xué)課外小組擬用廢舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），結(jié)合如圖信息從提供的試劑中選取適當(dāng)試劑，制取純凈的ZnSO₄•7H₂O．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
 ①將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3mol•L^-1稀硫酸，加入A（選填字母，下同）．
A．30%H₂O₂B．新制氯水   C．FeCl₃溶液  D．KSCN溶液
②加入C．
A．純鋅粉B．純碳酸鈣粉末C．純ZnO粉末   D．3mol•L^-1稀硫酸
③加熱到60℃左右并不斷攪拌．
④趁熱過(guò)濾得ZnSO₄溶液，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥．
其中步驟③加熱的主要目的是促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過(guò)量的H₂O₂分解除去．

Answer 1

分析 （1）判斷反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)的依據(jù)是：分析有無(wú)元素化合價(jià)變化；
（2）①由化學(xué)式ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O知，Zn²⁺和Fe²⁺個(gè)數(shù)比為1：2；
②由反應(yīng)（a）知，反應(yīng)溫度75℃，為避免草酸鋅、草酸亞鐵等副產(chǎn)物的生成，先應(yīng)將反應(yīng)物溫度都加熱到75℃，然后再混合；
（3）從溶液中分離出ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O中含有NH₄⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，可以檢驗(yàn)濾液中是否含有SO₄^2-；
（4）根據(jù)固體受熱分解的實(shí)驗(yàn)操作分析；
（5）①?gòu)U舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3 mol•L^-1稀硫酸，所得溶液中含有雜質(zhì)離子Fe²⁺，必須將其除去，結(jié)合圖象所給信息Zn²⁺和Fe²⁺難以分離，必須先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺再進(jìn)行分離，為不引進(jìn)新的雜質(zhì)，選用30%H₂O₂作氧化劑；
②分離Zn²⁺和Fe³⁺的方法結(jié)合圖象可用鹽類(lèi)水解原理通過(guò)調(diào)節(jié)pH的方法進(jìn)行除雜；
③因鹽類(lèi)水解為吸熱反應(yīng)，H₂O₂受熱易分解；

解答 解：（1）判斷反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)的依據(jù)是：分析有無(wú)元素化合價(jià)變化，反應(yīng)（a）中無(wú)元素化合價(jià)變化，不屬于氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)（b）中鐵元素的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，碳元素的化合價(jià)由-3價(jià)部分變?yōu)?2價(jià)，部分變?yōu)?4價(jià)，屬于氧化還原反應(yīng)，
故答案為：a；
（2）①由化學(xué)式ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O知，Zn²⁺和Fe²⁺個(gè)數(shù)比為1：2，所以稱(chēng)量藥品時(shí)，必須嚴(yán)格控制n（Fe²⁺）/n（Zn²⁺）=2：1；
故答案為：2：1；
②由反應(yīng)（a）知，反應(yīng)溫度75℃，為避免草酸鋅、草酸亞鐵等副產(chǎn)物的生成，先應(yīng)將反應(yīng)物溫度都加熱到75℃，然后再混合，選用的加料方式是：按一定計(jì)量比，將Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同時(shí)加熱到75℃，然后將乙溶液緩慢加入甲溶液中，并持續(xù)攪拌，故c正確；
故答案為：c；
（3）根據(jù)題意知，從溶液中分離出ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O中含有NH₄⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，所以判斷晶體已洗滌干凈的依據(jù)可為：取最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若不出現(xiàn)白色沉淀，表示已洗滌完全；
故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴入1-2滴鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若不出現(xiàn)白色沉淀，表示已洗凈；
（4）ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O熱分解實(shí)驗(yàn)基本操作為固體的灼燒，用到的儀器有酒精噴燈（或酒精燈）、三腳架、泥三角、坩堝、玻璃棒、坩堝鉗等，結(jié)合題給要求還用到的硅酸鹽質(zhì)儀器有泥三角、坩堝、玻璃棒；
故答案為：坩堝、泥三角、玻璃棒；
（5）①據(jù)題意用廢舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵）制取純凈的ZnSO₄溶液實(shí)驗(yàn)流程為用硫酸酸溶、除雜．由實(shí)驗(yàn)步驟①將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3 mol•L^-1稀硫酸發(fā)生的反應(yīng)為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，所得溶液中含有雜質(zhì)離子Fe²⁺，必須將其除去，結(jié)合圖象所給信息Zn²⁺和Fe²⁺難以分離，必須先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺再進(jìn)行分離，所以要加過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子；
故答案為：A；
②分離Zn²⁺和Fe³⁺的方法結(jié)合圖象可用鹽類(lèi)水解原理通過(guò)調(diào)節(jié)pH的方法進(jìn)行除雜，為防止引進(jìn)雜質(zhì)可用純ZnO粉末來(lái)調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去；
故答案為：C；
④因鹽類(lèi)水解吸熱，加熱能促進(jìn)三價(jià)鐵離子的水解，H₂O₂受熱易分解，所以步驟③加熱的主要目的有促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)使過(guò)量的H₂O₂分解除去；
故答案為：促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過(guò)量的H₂O₂分解除去．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備方案設(shè)計(jì)、物質(zhì)的分離提純，把握習(xí)題中的信息及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意圖象及數(shù)據(jù)的分析與利用，較好的考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度較大．