Question

活性ZnO在橡膠、塑料、涂料工業(yè)有重要應(yīng)用，工業(yè)上用含鋅物料（含F(xiàn)eO、CuO等雜質(zhì)）制取活性ZnO的流程如圖所示：

（1）上述流程中，浸出時(shí)用的是60% H₂SO₄（密度是1.5g/cm³），則該H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為

 

 （保留兩位小數(shù)）．
（2）上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol?L^-1，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產(chǎn)生大量紅褐色沉淀．
①粗略測(cè)定溶液pH的實(shí)驗(yàn)操作是

 

．
②已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．濾液的pH至少為

 

時(shí)，溶液中Fe³⁺開(kāi)始沉淀．
（3）A溶液中主要含有的溶質(zhì)是

 

，驗(yàn)證溶質(zhì)所含陽(yáng)離子的方法是

 

．
（4）制備ZnO所焙燒的物質(zhì)是含結(jié)晶水的堿式碳酸鋅．取堿式碳酸鋅6.82g，溶于HCl生成CO₂ 448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），溶解過(guò)程消耗HCl 0.12mol，若該堿式鹽中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.76%，試推測(cè)該堿式碳酸鋅的化學(xué)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：含鋅物料（含F(xiàn)eO、CuO等雜質(zhì)）加硫酸溶解，生成硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵混合溶液，加雙氧水把亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，調(diào)節(jié)PH鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，在濾液中加鋅粉還原銅離子為Cu，過(guò)濾，濾液為硫酸鋅溶液，在濾液中加碳酸氫銨，生成碳酸鋅沉淀，過(guò)濾，濾渣為碳酸鋅固體，溶液為硫酸銨溶液，焙燒碳酸鋅分解生成ZnO和二氧化碳；
（1）根據(jù)=

1000ρw

M

計(jì)算；
（2）①粗略測(cè)定溶液pH的用pH試紙測(cè)定；
②依據(jù)沉淀溶解平衡中的溶度積計(jì)算氫氧根離子濃度，結(jié)合溶液的離子積常數(shù)計(jì)算得到氫離子濃度計(jì)算溶液pH；
（3）依據(jù)流程分析可知，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₄；銨根離子與氫氧根離子在反應(yīng)生成氨氣和水，氨氣與濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
（4）依據(jù)元素守恒關(guān)系分別計(jì)算各微粒物質(zhì)的量，其中物質(zhì)組成的離子關(guān)系，反應(yīng)的定量關(guān)系，質(zhì)量關(guān)系計(jì)算得到判斷出的各成分物質(zhì)的量取最簡(jiǎn)整數(shù)比得到化學(xué)式．

解答： 解：（1）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度=

1000ρw

M

=

1000×1.5×60%

98

=9.18mol/L，
故答案為：9.18mol/L；
（2）①粗略測(cè)定溶液pH的用pH試紙測(cè)定，操作為：用玻璃棒蘸取待測(cè)溶液并滴在pH試紙上，將顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照；
故答案為：用玻璃棒蘸取待測(cè)溶液并滴在pH試紙上，將顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照；
②已知：常溫下Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38．上述流程H₂SO₄浸出后溶液中Fe³⁺的濃度為0.04mol/L，控制濾液的pH，加入H₂O₂后產(chǎn)生大量紅褐色沉淀；
當(dāng)出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀時(shí)，溶液中K_sp=c³（OH^-）c（Fe³⁺）=4.0×10^-38 c（OH^-）=1×10^-12mol/L，c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=2；
故答案為：2；取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
（3）依據(jù)流程分析，碳酸氫銨洗滌沉淀表面硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，所以A中主要含有的溶質(zhì)是（NH₄）₂SO₄，銨根離子與氫氧根離子在反應(yīng)生成氨氣和水，氨氣與濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則檢驗(yàn)銨根離子的操作為：取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
故答案為：（NH₄）₂SO₄；取少量A溶液，加入濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
（4）n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.02 mol；
n（Zn²⁺）=n（ZnCl₂）=

1

2

n（Cl^-）=

1

2

n（HCl）=0.06 mol；
n（OH^-）=2n（Zn²⁺）-2n（CO₃^2-）=0.08 mol；
n（H₂O）=[6.82 g-m（Zn²⁺）-m（OH^-）-m（CO₃^2-）]÷18 g/mol=0.02 mol；
n（Zn²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.06：0.08：0.02：0.02=3：4：1：1：
化學(xué)式為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O；
故答案為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的制備流程，涉及制備流程的分析、物質(zhì)的量濃度的計(jì)算、離子的檢驗(yàn)、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)式的確定等知識(shí)點(diǎn)，會(huì)根據(jù)元素守恒及化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為0確定化學(xué)式，難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．