Question

20．綠銅鋅礦[（ZnCu）₅（CO₃）₂（OH）₆]可用來(lái)制取膽礬和粗鋅，其工藝流程如下：

已知ZnO、Zn（OH）₂類似Al₂O₃、Al（OH）₃均為兩性化合物，有類似的化學(xué)反應(yīng)．
（1）操作I具體為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、低溫烘干．
（2）寫(xiě)出粗氧化物到與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式ZnO+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂O．
（3）制備硫酸銅溶液時(shí)通入氧氣的作用是使Cu轉(zhuǎn)化為硫酸銅．
（4）通過(guò)下述圖1裝置也可制取硫酸銅溶液（已知：2NaOH+2NO₂═NaNO₃+NaNO₂+H₂O）．

圖1有些缺陷，若用圖2裝置連在圖1的A、B之間，則這一改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)有：
①防止倒吸；
②二氧化氮、NO能被氫氧化鈉溶液完全吸收．
（5）有同學(xué)用圖3裝置測(cè)所制備的粗鋅的純度（假設(shè)雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）．
①檢查該裝置氣密性的方法是向量氣管右端加水至右端液面高于左端液面，若液面高度不發(fā)生變化，則氣密性良好．
②導(dǎo)氣管與分液漏斗上口相連的主要原因是可以消除稀硫酸滴入排出的空氣對(duì)氫氣體積的影響．
③工業(yè)生產(chǎn)中用550kg綠銅鋅礦石最終制得粗鋅113.4kg，已知煅燒綠銅鋅礦石時(shí)損失10%，而粗氧化物到粗鋅利用率90%．實(shí)驗(yàn)中取了7g粗鋅完全反應(yīng)后，測(cè)得量氣管中氣體體積為2.24L（已換算成村況），則綠銅鋅礦石中Zn（OH）₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%（假設(shè)礦石中鋅全部以氫氧化物的形式存在）．

Answer 1

分析 （1）洗滌后需要干燥，控制溫度避免失去結(jié)晶水；
（2）粗氧化物為ZnO，與氧化鋁性質(zhì)相似，ZnO與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na₂ZnO₂與水；
（3）酸性條件下，使Cu轉(zhuǎn)化為硫酸銅；
（4）可以防止倒吸，通入氧氣，二氧化氮、NO能被氫氧化鈉溶液完全吸收；
（5）①加水使量氣裝置左右兩管形成液面高度差，液面高度差保持不變，說(shuō)明氣密性良好；
②若導(dǎo)氣管與分液漏斗上口不相連，因滴入硫酸排出的空氣會(huì)當(dāng)成氫氣體積；
③若綠銅鋅礦石為550g，則生成最終制得粗鋅113.4g，根據(jù)生成氫氣體積計(jì)算7g粗鋅中Zn的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算113.4g粗鋅中Zn的質(zhì)量，根據(jù)Zn元素守恒可得關(guān)系式：Zn（OH）₂～Zn，將每一步的損失率、利用率都轉(zhuǎn)化為Zn（OH）₂利用率，設(shè)Zn（OH）₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，表示出利用的Zn（OH）₂的質(zhì)量，結(jié)合關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）洗滌后需要干燥，膽礬中結(jié)晶水容易失去，應(yīng)低溫烘干，
故答案為：低溫烘干；
（2）粗氧化物為ZnO，與氧化鋁性質(zhì)相似，ZnO與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na₂ZnO₂與水，反應(yīng)方程式為：ZnO+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂O，
故答案為：ZnO+2NaOH=Na₂ZnO₂+H₂O；
（3）CuO中含有少量的Cu，Cu與硫酸不反應(yīng)，但通入氧氣，可以使Cu轉(zhuǎn)化為硫酸銅，
故答案為：使Cu轉(zhuǎn)化為硫酸銅；
（4）直接用氫氧化鈉溶液吸收尾氣，可能發(fā)生倒吸危險(xiǎn)，并且NO單獨(dú)不能被氫氧化鈉溶液吸收，若用圖2裝置連在圖1的A、B之間，可以防止倒吸，由于通入氧氣，二氧化氮、NO能被氫氧化鈉溶液完全吸收，
故答案為：防止倒吸；二氧化氮、NO能被氫氧化鈉溶液完全吸收；
（5）①檢驗(yàn)裝置氣密性方法：向量氣管右端加水至右端液面高于左端液面，若液面高度不發(fā)生變化，則氣密性良好，
故答案為：向量氣管右端加水至右端液面高于左端液面，若液面高度不發(fā)生變化，則氣密性良好；
②若導(dǎo)氣管與分液漏斗上口不相連，因滴入硫酸排出的空氣會(huì)當(dāng)成氫氣體積，導(dǎo)致測(cè)定氫氣體積偏大，測(cè)定Zn的純度偏大，導(dǎo)氣管與分液漏斗上口相連，可以消除稀硫酸滴入排出的空氣對(duì)氫氣體積的影響，
故答案為：可以消除稀硫酸滴入排出的空氣對(duì)氫氣體積的影響；
③若綠銅鋅礦石為550g，則生成最終制得粗鋅113.4g，
7g粗鋅中Zn反應(yīng)氫氣為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，由電子轉(zhuǎn)移守恒，則7g粗鋅中Zn為$\frac{0.1mol×2}{2}$=0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×65g/mol=6.5g，113.4g粗鋅中Zn的質(zhì)量為6.5g×$\frac{113.4g}{7g}$=105.3g，
設(shè)550g綠銅鋅礦石中Zn（OH）₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y，則：
        Zn（OH）₂～～～～～～～～Zn
         99                    65
550g×y×（1-10%）×90%         105.3g
所以：99：65=550g×y×（1-10%）×90%：105.3g
解得y=36%，
故答案為：36%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，涉及物質(zhì)的分離提純、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)、基本操作、物質(zhì)含量測(cè)定等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，難度中等．