Question

爐甘石為不溶于的天然碳酸鋅，廣泛用于皮膚科，作為中度的防腐，收斂，保護(hù)劑，治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷，某地爐甘石的主要成分為碳酸鋅（ZnCO₃），含有少量氧化銅（CuO），氧化鐵（Fe₂O₃），某興趣小組利用該爐甘石按如下方案制備氧化鋅．

已知：Fe³⁺，Cu²⁺，Zn²⁺完全沉淀時(shí)的pH分別為3，2，6，7，8，0
（1）爐甘石與硫酸作用生成氣體的反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（2）加入氨水生成的沉淀主要是

 

．
（3）上述方案中，若把氨水換成氧化鋅，也能出去雜質(zhì)，其原因是

 

．
（4）氧化鋅同氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，則氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為

 

（已知：“鋅酸”的化學(xué)式可寫成H₂[Zn（OH）₄]）．
（5）過量鋅與一定量濃硫酸充分反應(yīng)，生成的氣體為

 

．
（6）加碳酸銨時(shí)生成的沉淀是堿式碳酸鋅3.41g，在400-500℃下加熱至恒重，得到ZnO 2.43g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO₂ 0.224L，該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：爐甘石的主要成分為碳酸鋅（ZnCO₃），含有少量氧化銅（CuO），氧化鐵（Fe₂O₃），爐甘石加入硫酸溶解，在溶液中加入氨水沉淀銅離子和鐵離子，過濾后的溶液中加入碳酸銨沉淀鋅離子，過濾得到沉淀灼燒得到氧化鋅；
（1）爐甘石與硫酸作用生成氣體的反應(yīng)是碳酸鋅和硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w；
（2）加入氨水生成的沉淀為氫氧化銅和氫氧化鐵；
（3）若把氨水換成氧化鋅，也能出去雜質(zhì)，利用氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH使銅離子和鐵離子全部沉淀；
（4）氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)生成[Zn（OH）₄]^2-；
（5）過量鋅與一定量濃硫酸充分反應(yīng)，開始于濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，后來和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣；
（6）由質(zhì)量求出ZnO、CO₂、H₂O的物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)的量的比得堿式碳酸鋅的化學(xué)式．

解答： 解：爐甘石的主要成分為碳酸鋅（ZnCO₃），含有少量氧化銅（CuO），氧化鐵（Fe₂O₃），爐甘石加入硫酸溶解，在溶液中加入氨水沉淀銅離子和鐵離子，過濾后的溶液中加入碳酸銨沉淀鋅離子，過濾得到沉淀灼燒得到氧化鋅；
（1）爐甘石與硫酸作用生成氣體的反應(yīng)是碳酸鋅和硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：ZnCO₃+H₂SO₄=ZnSO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案為：ZnCO₃+H₂SO₄=ZnSO₄+CO₂↑+H₂O；
（2）加入氨水生成的沉淀為氫氧化銅和氫氧化鐵；
故答案為：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂；
（3）若把氨水換成氧化鋅，也能出去雜質(zhì)，利用氧化鋅調(diào)節(jié)溶液PH使銅離子和鐵離子全部沉淀，加入氧化鋅消耗氫離子，溶液PH升高，當(dāng)?shù)饺芤航咏�中性時(shí)，銅離子和鐵離子全部沉淀，達(dá)到相同的目的；
故答案為：加入氧化鋅消耗氫離子，溶液PH升高，當(dāng)?shù)饺芤航咏�中性時(shí)，銅離子和鐵離子全部沉淀；
（4）氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)生成[Zn（OH）₄]^2-．氧化鋅同氧化鋁一樣，屬于兩性氧化物，則氧化鋅與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為：ZnO+2OH-+H₂O=[Zn（OH）₄]^2-；
故答案為：ZnO+2OH-+H₂O=[Zn（OH）₄]^2-；
（5）過量鋅與一定量濃硫酸充分反應(yīng)，開始于濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，后來和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，得到氣體為SO₂、H₂；
故答案為：SO₂、H₂；
（6）標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.224L CO₂ 的物質(zhì)的量為n（CO₂）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，CO₂ 的質(zhì)量為m（CO₂）=0.01mol×44g/mol=0.44g；則水的質(zhì)量為：m（H₂O）=3.41g-2.43g-0.44g=0.54g，水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

0.54g

18g/mol

=0.03mol；ZnO的物質(zhì)的量為：n（ZnO）=

2.43g

81g/mol

=0.03mol，綜上可得：n（ZnO）：n（CO₂）：n（H₂O）=3：1：3，堿式碳酸鋅的組成可表示為：3ZnO?CO₂?3H₂O，因此堿式碳酸鋅的化學(xué)式為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O，
故答案為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O或Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護(hù)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離和除雜等問題，題目較為綜合，做題時(shí)注意仔細(xì)審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息，其中計(jì)算是易失分點(diǎn)，本題難度中等．