Question

3．濕化學法（NPP一法）制備納米級活性氧化鋅，可以用氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質）為原料，采用酸浸出鋅，經過多次凈化除去原料中的雜質，然后沉淀獲得堿式碳酸鋅，最后焙燒獲得活性氧化鋅，其化學工藝流程如下：

已知溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺以氫氧化物的形式沉淀時的pH如表格：

離子	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe2+	6.4	8.4
Fe3+	2.7	3.2
Cu2+	5.2	6.7
Zn2+	6.8	9.0

（1）通過焰色反應可以檢驗產品中是否含有Na⁺，該實驗的具體操作是將鉑絲蘸鹽酸在無色火焰上灼燒到無色，再蘸取少量產品在無色火焰上灼燒，觀察火焰顏色，若呈黃色，則證明有Na⁺，反之，則證明沒有Na⁺．
（2）上述流程圖中用的Na₂CO₃溶液中陰離子的濃度由大到小的順序為c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．
（3）濾渣1是Fe（OH）₃（填化學式）．加入H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅燒”在450～500℃下進行，“煅燒”反應的化學方程式為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．
（5）納米活性氧化鋅可用作氯乙烯聚合制取聚氯乙烯的催化劑，寫出該反應的化學方程式：nCH₂=CHCl$\stackrel{納米活性氧化鋅}{→}$．

Answer 1

分析 制備活性氧化鋅流程為：氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質）中加入稀硫酸，氧化鋅、鐵的氧化物、氧化銅與稀硫酸反應，溶液中含有鐵離子、亞鐵離子、鋅離子、銅離子，向溶液中加入雙氧水將亞鐵離子氧化得鐵離子，調節(jié)PH值使鐵離子生成氫氧化鐵；過濾，濾渣1為氫氧化鐵，濾液1中含有鋅離子、銅離子，加入過量鋅粉，銅離子被置換成銅單質，通過過濾得到的濾液2中含有鋅離子，濾渣2中含有銅單質和過量的鋅粉；向濾液2中加入適量碳酸鈉溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，經過煅燒得到ZnO，據(jù)此答題．

解答 解：制備活性氧化鋅流程為：氧化鋅粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO雜質）中加入稀硫酸，氧化鋅、鐵的氧化物、氧化銅與稀硫酸反應，溶液中含有鐵離子、亞鐵離子、鋅離子、銅離子，向溶液中加入雙氧水將亞鐵離子氧化得鐵離子，調節(jié)PH值使鐵離子生成氫氧化鐵；過濾，濾渣1為氫氧化鐵，濾液1中含有鋅離子、銅離子，加入過量鋅粉，銅離子被置換成銅單質，通過過濾得到的濾液2中含有鋅離子，濾渣2中含有銅單質和過量的鋅粉；向濾液2中加入適量碳酸鈉溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，經過煅燒得到ZnO，
（1）檢驗產品中是否含有Na⁺可以通過焰色反應進行，具體操作是將鉑絲蘸鹽酸在無色火焰上灼燒到無色，再蘸取少量產品在無色火焰上灼燒，觀察火焰顏色，若呈黃色，則證明有Na⁺，反之，則證明沒有Na⁺，
故答案為：焰色反應；將鉑絲蘸鹽酸在無色火焰上灼燒到無色，再蘸取少量產品在無色火焰上灼燒，觀察火焰顏色，若呈黃色，則證明有Na⁺，反之，則證明沒有Na⁺；
（2）Na₂CO₃為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，在溶液中存在CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，因CO₃^2-水解水解顯堿性，且第一步水解大于第一步電離，則離子濃度關系為：c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c （HCO₃^-），
故答案為：c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c （HCO₃^-）；
（3）根據(jù)上面的分析可知，濾渣1為氫氧化鐵，化學式是Fe（OH）₃，雙氧水具有強氧化性，在酸性條件下，雙氧水將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為H₂O，反應離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H ⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
故答案為：Fe（OH）₃；2Fe²⁺+H₂O₂+2H ⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）“煅燒”反應生成ZnO、二氧化碳和水，反應為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑，
故答案為：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
（5）氯乙烯在納米活性氧化鋅作用下發(fā)生加聚反應可生成聚氯乙烯，方程式為：nCH₂=CHCl$\stackrel{納米活性氧化鋅}{→}$，
故答案為：nCH₂=CHCl$\stackrel{納米活性氧化鋅}{→}$．

點評 本題考查了物質制備方案的設計、物質分離與提純方法的綜合應用，題目難度較大，明確制備流程為解答關鍵，注意掌握常見物質分離與提純的操作方法，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．