Question

3．濕化學(xué)法（NPP-法）制備納米級活性氧化鋅，可以用氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質(zhì)）為原料，采用酸浸出鋅，經(jīng)過多次凈化除去原料中的雜質(zhì)，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙燒獲得活性氧化鋅．其化學(xué)工藝流程如圖：

已知：溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺以氫氧化物的形式沉淀時的pH如表：

離子	開始沉 淀的pH	完全沉 淀的pH
Fe2+	6.4	8.4
Fe3+	2.7	3.2
Cu2+	5.2	6.7
Zn2+	6.8	9.0

（1）實驗室用98%濃H₂SO₄（ρ=1.84g/cm³）來配制100ml 2.5mol/L稀H₂SO₄所需的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、00mL容量瓶、量筒、玻璃棒．
（2）上述流程圖中pH=12的Na₂CO₃溶液中陰離子的濃度由大到小的順序為c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．
（3）濾渣1是Fe（OH）₃（填化學(xué)式，下同），濾渣2是Cu、Zn．加入H₂O₂時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅燒”在450～500℃下進行，“煅燒”反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．

Answer 1

分析 由實驗流程可知，氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質(zhì)），用硫酸浸出鋅，得溶液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺，再加入雙氧水將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH值，使Fe³⁺生成濾渣1為氫氧化鐵，過濾除雜，得到濾液的中加入足量的鋅，置換出銅，得濾渣2為銅和過量的鋅，濾液中含鋅離子，與加入的Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成堿式碳酸鋅，最后焙解獲得活性氧化鋅，
（1）根據(jù)配制一定物質(zhì)的濃度的溶液的操作要求可知，實驗過程需要用到的玻璃儀器；
（2）Na₂CO₃溶液中碳酸根離子發(fā)生水解，使溶液呈堿性，且一級水解程度大于二級水解；
（3）根據(jù)上面的分析可知濾渣的成份；加入H₂O₂時亞鐵離子在酸性條件下與雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子和水；
（4）“煅燒”反應(yīng)生成ZnO、二氧化碳和水．

解答 解由實驗流程可知，氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質(zhì)），用硫酸浸出鋅，得溶液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺，再加入雙氧水將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH值，使Fe³⁺生成濾渣1為氫氧化鐵，過濾除雜，得到濾液的中加入足量的鋅，置換出銅，得濾渣2為銅和過量的鋅，濾液中含鋅離子，與加 入的Na₂CO₃溶液反應(yīng)生成堿式碳酸鋅，最后焙解獲得活性氧化鋅，
（1）根據(jù)配制一定物質(zhì)的濃度的溶液的操作要求可知，實驗過程需要用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、00mL容量瓶、量筒、玻璃棒，
故答案為：00mL容量瓶、量筒、玻璃棒；
（2）Na₂CO₃溶液中碳酸根離子發(fā)生水解，使溶液呈堿性，且一級水解程度大于二級水解，所以pH=12的Na₂CO₃溶液中陰離子的濃度由大到小的順序為c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），
故答案為：c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；
（3）根據(jù)上面的分析可知濾渣1為氫氧化鐵，化學(xué)式為Fe（OH）₃，濾渣2為Cu、Zn，加入H₂O₂時亞鐵離子在酸性條件下與雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子和水，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：Fe（OH）₃；Cu、Zn；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）“煅燒”反應(yīng)生成ZnO、二氧化碳和水，反應(yīng)為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑，
故答案為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．

點評 本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、對操作步驟的分析評價、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)計算等，是對所學(xué)知識的綜合運用與能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力，題目難度中等．