Question

活性氧化鋅在橡膠、化工、涂料、陶瓷、醫(yī)藥、電子等行業(yè)有著廣泛的應用．但隨著鋅資源的不斷開發(fā)和利用，鋅礦資源越來越少，因此研究利用鋅二次資源對緩解鋅資源枯竭進程具有重要意義．如圖是以含鋅銅煙塵（火法煉銅的副產品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制備活性氧化鋅的工藝流程：

含鋅銅煙塵經過預處理后的主要成分為ZnO，還含有少量的CuO和Fe₂O₃．
（1）操作a名稱是

過濾

，在實驗室中，該過程用到的主要玻璃儀器有

燒杯、漏斗、玻璃棒

．
（2）溶解池中待固體全部溶解后，加入鋅粉的作用有：①將Fe³⁺還原為Fe²⁺；②

除去雜質Cu²⁺

：③調節(jié)溶液的pH（控制其在5.0-5.4之間）．
（3）檢驗溶解池中Fe³⁺已全部被還原為Fe²⁺的最佳試劑是

KSCN溶液

；
（4）表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為10mol^-l計算）．反應池中的溫度控制在90-95℃，請寫出反應池中所發(fā)生反應的離子方程式：

2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺

．

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

（5）操作b的名稱是

蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶

；
（6）沉淀池中得到的沉淀化學式可以表示為：aZnCO₃?bZn（OH）₂?cH₂O（a、b、c均為整數(shù)）．某�；瘜W興趣小組的同學為了確定其組成，進行如下實驗：稱取3.59g沉淀進行焙燒，將焙燒過程中產生的氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，它們分別增重0.72g和0.44g，則該沉淀的組成為

ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）操作a是將固體與溶液分離，應采取過濾的方法，過濾所用的主要玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反應后溶液中還含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵與硫酸鐵，加入鋅粉還有除去雜質Cu²⁺的作用；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈紅色，據(jù)此檢驗；
（4）反應池中加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于除去，同時不引入新的雜質，由工藝流程可知，生成氫氧化亞鐵沉淀，結合守恒進行解答；
（5）操作b從溶液中獲得硫酸銨晶體，應采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶等操作；
（6）分解最終生成氧化鋅、二氧化碳與水，濃硫酸增重0.72g為生成的水的質量，堿石灰增重0.44g為生成的二氧化碳的質量，根據(jù)質量守恒計算氧化鋅的質量，根據(jù)n=

m

M

計算氧化鋅、二氧化碳、水的物質的量，再根據(jù)原子守恒計算．

解答：解：（1）操作a是將固體與溶液分離，應采取過濾的方法，過濾所用的主要玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：過濾；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）溶解池反應后溶液中還含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵與硫酸鐵，加入鋅粉還有除去雜質Cu²⁺的作用，
故答案為：除去雜質Cu²⁺；
（3）Fe³⁺遇KSCN溶液呈紅色，是Fe³⁺的特征反應，可以檢驗Fe³⁺的存在，
故答案為：KSCN溶液；
（4）反應池中加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺便于除去，同時不引入新的雜質，由工藝流程可知，生成氫氧化亞鐵沉淀，反應方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（5）操作b從溶液中獲得硫酸銨晶體，應采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶等操作，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（6）分解最終生成氧化鋅、二氧化碳與水，濃硫酸增重0.72g為生成的水的質量，物質的量為

0.72g

18g/mol

=0.04mol，堿石灰增重0.44g為生成的二氧化碳的質量，物質的量為

0.44g

44g/mol

=0.01mol，根據(jù)質量守恒可知氧化鋅的質量=3.59g-0.72g-0.44g=2.43g，其物質的量為

2.43g

81g/mol

=0.03mol，
則n（ZnCO₃）=0.01mol，n[Zn（OH）₂]=0.03mol-0.01mol=0.02mol，n（H₂O）=0.04mol-0.02mol=0.02mol，故n（ZnCO₃）：n[Zn（OH）₂]：n（H₂O）=0.01mol：0.02mol：0.02mol=1：2：2，
故該沉淀的組成為ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O，
故答案為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?2H₂O．

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、對操作步驟的分析評價、物質的分離提純、氧化學計算等，是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．