Question

7．活性氧化鋅用作橡膠硫化的活性劑、補強劑．以氧化鋅粗品為原料制備活性氧化鋅的生產(chǎn)工藝流程如圖：

一些陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表

沉淀物	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Zn（OH）2	Fe（OH）2
pH	3.2	6.7	8.0	9.7

（1）“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細顆粒，目的是增大固液接觸面積，加快溶解時的反應(yīng)速率．
（2）溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)．先加入Na₂CO₃（填“Na₂CO₃”或“H₂SO₄”）調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4，然后加入適量KMnO₄，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，同時KMnO₄ 轉(zhuǎn)化為MnO₂．經(jīng)檢測溶液中Fe²⁺的濃度為0.009mol•L^-1，則每升溶液中至少應(yīng)加入0.003mol KMnO₄．
（3）雜質(zhì)Cu²⁺可利用置換反應(yīng)除去，應(yīng)選擇的試劑是鋅粉．
（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↑．
（5）已知氫氧化鋅能容于氨水，鋅離子能與NH₃分子形成四個配位鍵的配離子．請寫出氫氧化鋅和NH₃分子反應(yīng)的離子方程式Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-．
（6）下列各組中的兩種溶液，用相互滴加的實驗方法即可鑒別的是①④（填序號）
①硫酸鋁和氫氧化鈉  ②硫酸鋁和氨水  ③硫酸鋅和碳酸鈉    ④硫酸鋅和氨水．

Answer 1

分析 制備活性氧化鋅流程為：氧化鋅粗品中加入稀硫酸，通過過濾操作分離出不溶于酸的雜質(zhì)，濾液中含有Zn²⁺、SO₄^2-、Fe²⁺、Cu²⁺，酸化濾液后加入適量碳酸鈉溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，經(jīng)過煅燒得到ZnO，
（1）根據(jù)增大接觸面積可以加快反應(yīng)的速率分析回答；
（2）Fe²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)，均可與碳酸鈉反應(yīng)；適量KMnO₄將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，寫反應(yīng)根據(jù)化學(xué)計量數(shù)計算；
（3）根據(jù)鋅能置換出溶液中的銅分析回答；
（4）根據(jù)“煅燒”ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O的反應(yīng)生成氧化鋅、二氧化碳和水寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）氫氧化鋅可溶于過量的氨水中，生成Zn（NH₃）₄²⁺，據(jù)此書寫；
（6）用相互滴加的實驗方法時，如果所產(chǎn)生的實驗結(jié)果不同，即可鑒別．

解答 解：（1）“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細顆粒，目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率．
故答案為：增大固液接觸面積，加快溶解時的反應(yīng)速率；
（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn²⁺、SO₄^2-，另含有Fe²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)，需升高pH，加入Na₂CO₃ 調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4，使溶液的酸性減弱，然后加入適量KMnO₄，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，同時KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnO₂．在KMnO₄中錳元素的化合價降低，該反應(yīng)中作為氧化劑．調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4，然后加入適量KMnO₄，F(xiàn)e²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，同時KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnO₂．反應(yīng)的離子方程式為：
      MnO₄ ^-+3Fe²⁺+7H₂O=MnO₂+3Fe（OH）₃↓+5H⁺
        1         3
        n         1L×0.009mol•L^-1
n=0.003mol，
故答案為：碳酸鈉；0.003；
（3）由于制備活性氧化鋅，雜質(zhì)Cu²⁺可利用置換反應(yīng)除去，應(yīng)選擇的試劑是鋅粉，
故答案為：鋅粉；
（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℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
故答案為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃～500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
（5）氫氧化鋅溶于過量的氨水中，生成Zn（NH₃）₄²⁺，氫氧化鋅和NH₃分子反應(yīng)的離子方程式Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-；
故答案為：Zn（OH）₂+4NH₃=Zn（NH₃）₄²⁺+2OH^-；
（6）①硫酸鋁中加氫氧化鈉，先出現(xiàn)沉淀，然后沉淀消失，然后又出沉淀，向氫氧化鈉中加硫酸鋁沒有現(xiàn)象，故用相互滴加的實驗方法可以鑒別；
②硫酸鋁和氨水不管是誰往誰中相互滴加是現(xiàn)象均是出現(xiàn)白色沉淀，用相互滴加的實驗方法不可以鑒別；
③硫酸鋅和碳酸鈉不管是誰往誰中相互滴加是現(xiàn)象均是出現(xiàn)白色沉淀，用相互滴加的實驗方法不可以鑒別；
④往硫酸鋅中加氨水時，會出現(xiàn)白色沉淀，向氨水中加硫酸鋅時，無現(xiàn)象，故用相互滴加的實驗方法可以鑒別；
故答案為：①④．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備、分離和提純方法的綜合應(yīng)用，應(yīng)注意加強基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識解決問題的能力的提高，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度較大．