Question

17．化學(xué)實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時，由于粗鋅中還含有鐵等雜質(zhì)，使得溶液中還混有一定量的硫酸亞鐵．工業(yè)上為了充分利用制氫廢液，常用其制備皓礬（ZnSO₄•7H₂O）．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)以制氫廢液為原料來制取皓礬．其實驗流程如圖所示：

已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍如下：Fe（OH）₃：2.7～3.7  Fe（OH）₂：7.6～9.6　Zn（OH）₂：5.7～8.0      
試回答下列問題：
（1）加入的試劑①，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸，最好選用20%的H₂O₂，其理由是將制氫廢液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)；
（2）加入的試劑②，供選擇使用的有：a．Zn粉，b．ZnO，c．Zn（OH）₂，d．ZnCO₃，e．ZnSO₄，可選用bcd；
（3）從晶體1→晶體2，該過程的名稱是重結(jié)晶；
（4）在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率．

Answer 1

分析 由題意可知溶液A含有亞鐵離子、鋅離子，依據(jù)開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現(xiàn)實驗?zāi)康暮鸵�求，�?yīng)先要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，通常用20%的H₂O₂ 然后加入ZnO[ZnCO₃或Zn（OH）₂）]以調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.7，使得Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)，過濾后將濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到ZnSO₄•7H₂O，洗滌晶體時，為避免晶體溶解，可用酒精進行洗滌，以此解答該題．

解答 解：由題意可知溶液A含有亞鐵離子、鋅離子，依據(jù)開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現(xiàn)實驗?zāi)康暮鸵�求，�?yīng)先要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，通常用20%的H₂O₂ 然后加入ZnO[ZnCO₃或Zn（OH）₂）]以調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7-5.7，使得Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)，過濾后將濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到ZnSO₄•7H₂O，洗滌晶體時，為避免晶體溶解，可用酒精進行洗滌，
（1）由以上分析可知試劑①應(yīng)為過氧化氫，可將制氫廢液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)，
故答案為：20%的H₂O₂；將制氫廢液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時避免引入新的雜質(zhì)；
（2）試劑②是用來調(diào)節(jié)溶液PH到至3.7-5.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；Zn粉會把氧化得到的鐵離子還原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃可以反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液PH到至3.7-5.7，使鐵離子沉淀，同時不引入新的雜質(zhì)，ZnSO₄不能調(diào)節(jié)溶液PH，且引入雜質(zhì)硫酸根離子，
故答案為：bcd；
（3）晶體溶解再結(jié)晶是提純晶體的方法為重結(jié)晶，故答案為：重結(jié)晶；
（4）滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子；防止晶體溶解，影響產(chǎn)率，
故答案為：為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的制備、分離、提純等知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，注意把握實驗的操作原理和步驟，把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，難度中等．