Question

ZnO具有抗菌性，也是重要的輪胎添加劑．工業(yè)上由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備活性ZnO流程如圖：

已知此溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺形成氫氧化物的pH如表

離子	開始沉沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe2+	6.4	8.4
Fe3+	2.4	3.1
Cu2+	5.2	6.7
Zn2+	6.8	9

（1）實驗室中用98%H₂SO₄來配制稀硫酸所需使用的玻璃儀器有：膠頭滴管、

 

、

 

、

 

．
（2）在A中加H₂O₂的目的之一是使溶液pH升高，使Fe³⁺沉淀完全．另外還有一個目的是

 

；在A中

 

（填”能”或”不能”）使Fe²⁺直接沉淀除去； 
（3）要使A溶液順利成為B溶液，溶液的pH應控制在

 

； B中加入Zn，既能降低氫離子濃度又能

 

；
（4）書寫堿式碳酸鋅焙燒制備活性ZnO的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質,常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：粗鋅中含有FeO、CuO，加入60%的硫酸，氧化物分別與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸銅和硫酸亞鐵，A加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺ 便于除去，同時不引入新的雜質．由流程圖看出該步操作只生成Fe（OH）₃沉淀，結合表中數(shù)據(jù)可知需控制溶液pH為3.2-5.2之間，過濾后在濾液中加入足量鋅，鋅可與過量的酸反應，同時鋅置換出銅，則沉淀C為Cu和過量的Zn，硫酸鋅溶液中加入碳酸氫銨后生成堿式碳酸鋅沉淀和硫酸銨，過濾后，得到的濾液溶質主要為（NH₄）₂SO₄，焙燒堿式碳酸鋅可得到氧化鋅，結合題目要求解答該題．

解答： 解：粗鋅中含有FeO、CuO，加入60%的硫酸，氧化物分別與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸銅和硫酸亞鐵，A加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺ 便于除去，同時不引入新的雜質．由流程圖看出該步操作只生成Fe（OH）₃沉淀，結合表中數(shù)據(jù)可知需控制溶液pH為3.2-5.2之間，過濾后在濾液中加入足量鋅，鋅可與過量的酸反應，同時鋅置換出銅，則沉淀C為Cu和過量的Zn，硫酸鋅溶液中加入碳酸氫銨后生成堿式碳酸鋅沉淀和硫酸銨，過濾后，得到的濾液溶質主要為（NH₄）₂SO₄，焙燒堿式碳酸鋅可得到氧化鋅，
（1）實驗室用濃硫酸配制60%的稀硫酸，需要的玻璃儀器有膠頭滴管、量筒、燒杯、玻璃棒等，故答案為：燒杯；玻璃棒；量筒；
（2）A加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺ 便于除去，同時不引入新的雜質，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，由表中數(shù)目可知，如將使Fe²⁺直接沉淀除去，同時也生成氫氧化鋅，影響產量，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；不能；
（3）要使A溶液順利成為B溶液，則只能生成Fe（OH）₃沉淀，結合表中數(shù)據(jù)可知需控制溶液pH為3.2-5.2之間，過濾后在濾液中加入足量鋅，鋅可與過量的酸反應，同時鋅置換出銅，
故答案為：3.1～5.2之間；將Cu²⁺還原為Cu析出；
（4）焙燒堿式碳酸鋅可得到氧化鋅，由質量守恒結合碳酸鹽的性質可知還應生成二氧化碳和水，則反應的方程式為Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O

△   .

3ZnO+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Zn₃（OH）₄CO₃?H₂O

△   .

3ZnO+CO₂↑+3H₂O．

點評：本題考查物質的制備流程設計，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的原理以及題給信息，為解答該題的關鍵，難度中等．