Question

鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）是對可見光敏感的半導體催化劑，其實驗室制備原理為：
Zn²⁺+2Fe²⁺+3C₂O₄^2－+6H₂OZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O↓……………(a)
ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O  ZnFe₂O₄ + 2CO₂↑+4CO↑+6H₂O ……………(b)
（1）上述制備原理中屬于氧化還原反應的是    （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選用的加料方式是      (填字母)。
a．按一定計量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同時加入反應器并加水攪拌，然后升溫至75℃。
b．按一定計量比，Ⅰ、Ⅲ同時加入反應器加水配成溶液，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    _________________。
（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：       和        。
（5）某化學課外小組擬用廢舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），結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．1.0 mol·L^－1NaOH溶液；
d．3 mol·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3 mol·L^－1稀硫酸，加入      （選填字母，下同）；②加入     ；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                     。

Answer 1

（1）b（2）①2∶1 ②c
（3）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，表示沉淀已洗滌干凈。
（4）坩堝 泥三角 玻璃棒
（5）a（或ad）   e  促進Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀并使過量的H₂O₂分解除去

試題分析：（1）判斷反應是否屬于氧化還原反應的依據(jù)是：分析有無元素化合價變化。反應(a)中無元素化合價變化，不屬于氧化還原反應；反應（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；選（b）。
（2）①由化學式ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O知，Zn²⁺和Fe²⁺個數(shù)比為1:2，所以稱量藥品時，必須嚴格控制n(Fe²⁺)/n(Zn²⁺)=2∶1；②由反應（a）知，反應溫度75℃，為避免草酸鋅、草酸亞鐵等副產(chǎn)物的生成，先應將反應物溫度都加熱到75℃，然后再混合，選用的加料方式是：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）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。
（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，結合題給要求還用到的硅酸鹽質(zhì)儀器有泥三角、坩堝、玻璃棒。
（5）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，結合圖像所給信息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；分離Zn²⁺和Fe³⁺的方法結合圖像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；因鹽類水解吸熱，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)化為沉淀并使過量的H₂O₂分解除去。