Question

實驗化學(xué)實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，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)，使得溶液中混有一定量的硫酸亞鐵，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)以制氫氣的廢液為原料來制取皓礬并探究其性質(zhì)．
（1）制備皓礬的實驗流程如圖所示．

已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：
Fe（OH）₃：2.7一3.7
Fe（OH）₂：7.6一9.6
Zn（OH）₂：5.7一8.0
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、濃硝酸等，應(yīng)選用______，其理由是______
②加入的試劑②，供選擇使用的有：Zn粉、ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃、ZnSO₄等，應(yīng)選用______，其理由是______
③從晶體1→晶體2，該過程的名稱是______．
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是______．
（2）探究ZnSO₄?7H₂O的性質(zhì)
⑤稱取28.7g ZnSO₄?7H₂O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱，測得殘留固體的質(zhì)量與溫度的對應(yīng)數(shù)據(jù)見下表：

溫度（℃）	60	240	930	1000
殘留固體質(zhì)量（g）	19.7	16.1	8.1	8.1

試寫出ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時的反應(yīng)方程式______．
⑥取少量ZnSO₄?7H₂O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)先產(chǎn)生白色沉淀后又逐漸溶解；若改用氨水得到相同的現(xiàn)象．查資料知，氫氧化鋅與氫氧化鋁均有兩性，且鋅離子可與氨水形成絡(luò)合離子[Zn（NH₃）₄]²⁺．則Zn（OH）₂沉淀中加入NaOH溶液和加氨水均得到無色溶液的離子反應(yīng)方程式為：______（任寫一個）．

Answer 1

解：（1）①化學(xué)實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，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)，溶于酸后生成亞鐵離子鋅離子，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，分析判斷，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，除去亞鐵離子需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，來實現(xiàn)分離，加入的氧化劑不能引入新的雜質(zhì)，氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、濃硫酸、濃硝酸中只有20%的H₂O₂ 在氧化亞鐵離子不引入雜質(zhì)，故答案為：20%的H₂O₂；將制氫廢液中的Fe²⁺氧化成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3.7，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3.7，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：ZnO、Zn（OH）₂、ZnCO₃；
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洗滌晶體表面的雜質(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；
（2）⑤ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時所的固體的質(zhì)量為8.1g，加熱到60°會將所有的結(jié)晶水失去，到1000℃時硫酸鋅已經(jīng)分解為氧化鋅、三氧化硫，故答案為：ZnSO₄?7H₂OZnO+SO₃+7H₂O，故答案為：ZnSO₄?7H₂OZnO+SO₃+7H₂O；
⑥向硫酸鋅中逐滴加入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)先產(chǎn)生白色沉淀氫氧化鋅，然后又逐漸溶解在氫氧化鈉中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為；Zn（OH）₂+2OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O，故答案為：Zn（OH）₂+2OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O．
分析：（1）①依據(jù)流程分析判斷，試劑1是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他離子不沉淀，同時加入的試劑不能引入新的雜質(zhì)；
②試劑2是用來調(diào)節(jié)溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；
③晶體重新結(jié)晶的過程是物質(zhì)提純的方法是重結(jié)晶；
④洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；
（2）⑤根據(jù)ZnSO₄?7H₂O加熱到1000℃時所的固體的質(zhì)量情況來確定成分；
（2）氫氧化鋅具有兩性，可以和強堿反應(yīng)可溶于水的鹽．
點評：本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離和提純的綜合實驗設(shè)計題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．