【題目】某興趣小組用鍍鋅鐵皮按下列流程制備七水合硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)

相關信息如下:①金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關pH范圍。

金屬離子

pH

開始沉淀

完全沉淀

Fe3+

1.5

2.8

Fe2+

5.5

8.3

Zn2+

5.4

8.2

②ZnSO4的溶解度(物質(zhì)在100g水中溶解的質(zhì)量)隨溫度變化曲線。

請回答:

(1)①鍍鋅鐵皮上的油污可用Na2CO3溶液去除,理由是____________

②步驟Ⅰ,可用于判斷鍍鋅層完全反應的實驗現(xiàn)象是__________________________。

(2)步驟Ⅱ,需加入過量H2O2,理由是____(請簡述理由,并且寫出對應的離子反應方程式)。

(3)步驟Ⅲ,合適的pH范圍是____________________。

(4)步驟Ⅳ,需要用到下列所有操作:a.蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜;b.在60℃蒸發(fā)溶劑;c.冷卻至室溫;d.在100℃蒸發(fā)溶劑;e.過濾。請給出上述操作的正確順序_____________(操作可重復使用)。

(5)步驟Ⅴ,某同學采用不同降溫方式進行冷卻結晶,測得ZnSO4·7H2O晶體顆粒大小分布如下圖所示。根據(jù)該實驗結果,為了得到顆粒大小相對均一的較大晶粒,宜選擇_______方式進行冷卻結晶。

A. 快速降溫 B. 緩慢降溫 C. 變速降溫

【答案】Na2CO3水解,溶液呈堿性,促使油脂水解 產(chǎn)生氣泡的速率顯著變慢 2H+ + 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ +2H2O,使Fe2+盡可能轉(zhuǎn)化為Fe3+,H2O2易分解(Fe3+催化加速分解) 2.8~5.4( dabace C

【解析】

(1)①碳酸鈉在溶液中水解,使溶液堿性;

②當鋅層完全溶解后,不在發(fā)生原電池反應,鐵活潑性弱于鋅,與稀硫酸反應速率下降;

2H2O2做氧化劑,將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+便于形成沉淀分離,又由于Fe3+會促進H2O2的分解;

3)步驟Ⅲ的目的是使兩種離子分離,則要使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀;

(4)步驟Ⅳ是要從溶液中得到粗產(chǎn)品;

(5)步驟Ⅴ采用變速降溫的方法,可以得到的顆粒較大。

(1)①碳酸鈉在溶液中水解,使溶液堿性,能夠使油污水解,達到除去表面油污的效果,故答案為:Na2CO3水解,溶液呈堿性,促使油脂水解;

②鋅層、鐵層及稀硫酸會構成原電池,原電池反應使反應速率快,當鋅層完全溶解后,不在發(fā)生原電池反應,鐵活潑性弱于鋅,與稀硫酸反應速率下降,產(chǎn)生氣泡的速率減緩,故答案為:產(chǎn)生氣泡的速率顯著變慢;

2)步驟Ⅱ中H2O2做氧化劑,將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+便于形成沉淀分離,又由于Fe3+會促進H2O2的分解,所以要加入過量的H2O2,故答案為:使Fe2+盡可能轉(zhuǎn)化為Fe3+H2O2易分解(Fe3+催化加速分解);

3)步驟Ⅲ的目的是使Fe3+Zn2+離子分離,要使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀,則最佳pH2.8pH<5.4,故答案為:2.8~5.4;

4)步驟Ⅳ是要從溶液中得到粗產(chǎn)品,首先加熱蒸發(fā),直到出現(xiàn)晶膜,達到飽和狀態(tài)并除去部分溶劑;由圖可知在60℃時產(chǎn)品的溶解度最大,故接著在60℃下蒸發(fā)溶劑,并出現(xiàn)晶膜,達到飽和狀態(tài),接著冷卻至室溫,使產(chǎn)品析出,最后過濾,使固液分離,得到粗產(chǎn)品,故操作的正確順序為dabace,故答案為:dabace;

5)結合圖像可知步驟Ⅴ采用變速降溫的方法,可以得到的顆粒較大,故答案為:C。

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