Question

4．鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）是對可見光敏感的半導(dǎo)體催化劑，其實驗室制備原理為：
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）
（1）上述制備原理中屬于氧化還原反應(yīng)的是b（選填：“a”或“b”）．
（2）制備ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O時，可選用的藥品有：
Ⅰ、（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，Ⅱ、ZnSO₄•7H₂O及Ⅲ、（NH₄）₂C₂O₄•7H₂O．
①稱量藥品時，必須嚴格控制n（Fe²⁺）/n（Zn²⁺）=2：1．
②選用的加料方式是c（填字母）．
a．按一定計量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同時加入反應(yīng)器并加水?dāng)嚢�，然后升溫�?5℃．
b．按一定計量比，Ⅰ、Ⅲ同時加入反應(yīng)器加水配成溶液，然后加入Ⅱ，然后升溫到75℃．
c．按一定計量比，將Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同時加熱到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需過濾、洗滌．已洗滌干凈的依據(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：坩堝和泥三角、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)合下圖信息利用實驗可提供的試劑制取純凈的ZnSO₄溶液．實驗中可選用的試劑如下：
a．30%H₂O₂；
b．新制氯水；
c．1.0mol•L^-1NaOH溶液；
d．3mol•L^-1稀硫酸；
e．純ZnO粉末；
f．純鋅粉．
實驗步驟依次為：①將鋅片完全溶于稍過量的3mol•L^-1稀硫酸，加入a（選填字母，下同）；②加入e；③加熱到60℃左右并不斷攪拌；④過濾得ZnSO₄溶液．其中步驟③加熱的主要目的有促進Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀并使過量的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：分析有無元素化合價變化；
（2）①由化學(xué)式ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O知，F(xiàn)e²⁺和Zn²⁺個數(shù)比為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；
（3）從溶液中分離出ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O中含有NH₄⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，可以檢驗濾液中是否含有SO₄^2-；
（4）根據(jù)固體受熱分解的實驗操作分析；
（5）①廢舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），將鋅片完全溶于稍過量的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⁺再進行分離，為不引進新的雜質(zhì)，選用30%H₂O₂作氧化劑；
②分離Zn²⁺和Fe³⁺的方法結(jié)合圖象可用鹽類水解原理通過調(diào)節(jié)pH的方法進行除雜；
③因鹽類水解為吸熱反應(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：分析有無元素化合價變化，反應(yīng)（a）中無元素化合價變化，不屬于氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)（b）中鐵元素的化合價由+2價變?yōu)?3價，碳元素的化合價由-3價部分變?yōu)?2價，部分變?yōu)?4價，屬于氧化還原反應(yīng)，
故答案為：b；
（2）①由化學(xué)式ZnFe₂（C₂O₄）₃•6H₂O知，F(xiàn)e²⁺和Zn²⁺個數(shù)比為2：1，所以稱量藥品時，必須嚴格控制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：按一定計量比，將Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同時加熱到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熱分解實驗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；
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溶液實驗流程為用硫酸酸溶、除雜．由實驗步驟①將鋅片完全溶于稍過量的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⁺再進行分離，所以要加過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)合圖象可用鹽類水解原理通過調(diào)節(jié)pH的方法進行除雜，為防止引進雜質(zhì)可用純ZnO粉末來調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去；
故答案為：e；
③因鹽類水解吸熱，加熱能促進三價鐵離子的水解，H₂O₂受熱易分解，所以步驟③加熱的主要目的有促進Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，同時使過量的H₂O₂分解除去；
故答案為：促進Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀并使過量的H₂O₂分解除去．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學(xué)生對原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、實驗方案設(shè)計、信息獲取與遷移運用等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，題目難度中等．