Question

活性氧化鋅（ZnO） 是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品．用粗ZnO制備活性ZnO的生產(chǎn)工藝流程做如圖所示．
I制備活性氧化鋅一種由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備活性ZnO的流程如圖：
【查閱資料】
（1）粗ZnO中常含雜質(zhì)FeO、CuO
（2）反應(yīng)3是為了制得堿式碳酸鋅、堿式碳酸鋅經(jīng)焙燒可制得活性ZnO
（3）已知：幾種物質(zhì)沉淀時(shí)的pH如表：

物質(zhì)	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Zn（OH）2	Cu（OH）2
開始沉淀時(shí)pH	6.34	1.48	6.2	5.2
完全沉淀時(shí)pH	9.7	3.2	8.0	6.4
Fe（OH）2是一種絮狀沉淀，不易除去，處理時(shí)常將其轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3而除去．

【問題討論】
（1）溶解前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒，目的是

 

．
（2）寫出ZnO與加稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

（3）反應(yīng)1的目的將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并完全沉淀Fe（OH）₃，為了暫不形成Cu（OH）₂、Zn （OH）₂，該步驟需控制溶液pH的范圍是

 

，操作A的名稱是

 

．
（4）反應(yīng)2中加入鋅發(fā)生的反應(yīng)屬于

 

反應(yīng)（填化學(xué)反應(yīng)的基本類型）．
II測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
堿式碳酸鋅的化學(xué)式是xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O，用下列裝置測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)組成．（假設(shè)每步反應(yīng)、吸收均完全）
提示：堿式碳酸鋅xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O受熱分解為ZnO、H₂O、CO₂ 三種產(chǎn)物，其中
ZnCO₃

△   .

ZnO+CO₂↑   Zn（OH）₂

△   .

ZnO+H₂O
【實(shí)驗(yàn)步驟】

①按圖連接好裝置，并檢查裝置的

 

；
②在熱分解裝置中裝入68.2g樣品，打開活塞

 

，關(guān)閉

 

，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘；
③稱量裝置C、D的質(zhì)量；
④關(guān)閉活塞K₁，K₂，打開K₃，打啟動(dòng)熱分解裝置，使樣品充分熱解；
⑤停止加熱，繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫； ⑥再次分別稱量裝置C、D的質(zhì)量．
【記錄數(shù)據(jù)】該小組同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄了如表數(shù)據(jù)：

	裝置C的質(zhì)量（/g）	裝置D的質(zhì)量（/g）
實(shí)驗(yàn)前	198.4	235.7
實(shí)驗(yàn)后	209.2	244.5

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是

 

．
（2）第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是

 

．
（3）E處堿石灰的作用是

 

，若沒有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量

 

（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．
（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=

 

該堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,過濾的原理、方法及其應(yīng)用,氣體的凈化（除雜）,酸的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：物質(zhì)的制備

分析：【問題討論】
（1）將洗凈的石英砂研磨成粉末是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率；
（2）根據(jù)氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水及質(zhì)量守恒定律解答；
（3）根據(jù)氫氧化鐵沉淀時(shí)的pH、Zn（OH）₂和Cu（OH）₂沉淀時(shí)的pH、過濾基本操作分析解答；
（4）根據(jù)置換反應(yīng)的定義分析；
【實(shí)驗(yàn)步驟】①根據(jù)實(shí)驗(yàn)前先檢查裝置氣密性解答；②先在干燥的空氣流中加熱分解堿式碳酸鋅
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）根據(jù)堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物）既能吸水，氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)分析；
（2）根據(jù)這樣做能使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收分析解答；
（3）根據(jù)E能吸收空氣中的水和二氧化碳解答；
（4）根據(jù)C吸收的是水，D吸收的是二氧化碳，堿式碳酸鋅樣品22.6g，反應(yīng)前C裝置的質(zhì)量為198.4g，反應(yīng)后質(zhì)量為209.2g，故生成水的質(zhì)量為209.2g-198.4g=1.8g；反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為235.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為244.5g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為22.6g-1.8g-8.8g=12g，計(jì)算各物質(zhì)的物質(zhì)的量，利用元素守恒計(jì)算堿式碳酸鋅中x、y、z，據(jù)此書寫堿式碳酸鋅化學(xué)式．

解答：【問題討論】
（1）要將洗凈的石英砂研磨成粉末是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率；故答案：使氧化鋅粗品充分反應(yīng)．（只答提高反應(yīng)速度不給分）
（2）氧化鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案：ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；
（3）氫氧化鐵沉淀時(shí)的pH是1.48～3.2，Zn（OH）₂沉淀時(shí)的pH為6.2～8.0；和Cu（OH）₂沉淀時(shí)的pH為5.2～6.4；過濾就能得到氫氧化鐵沉淀，故答案：分別為3.2～5.2；過濾；
（4）反應(yīng)2是鋅和硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸鋅，是一種單質(zhì)和一中化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，屬置換反應(yīng)，故答案：置換；
II測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
①實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置氣密性，故答案：氣密性
②打開活塞K₁、K₂，關(guān)閉  K₃  
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）堿石灰的作用除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣，故答案：除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
（2）繼續(xù)通空氣的目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收，故答案：使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收；
（3）E處堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D，那么裝置D吸收了一部分空氣中的二氧化碳，增重大于實(shí)際分解得到的二氧化碳，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大；故答案：防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D；偏大；
（4）堿式碳酸鋅樣品22.6g，反應(yīng)前C裝置的質(zhì)量為198.4g，反應(yīng)后質(zhì)量為209.2g，故生成水的質(zhì)量為209.2g-198.4g=10.8g；反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為235.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為244.5g，生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，故氧化鋅的質(zhì)量為22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO₃?yZn（OH）₂?zH₂O

△   .

（x+y）ZnO+（y+z）H₂O+xCO₂
                         81（x+y）  18（y+z）  44x  
                          12g      10.8g       8.8g
  則x：y：z的最簡(jiǎn)比=1：2：1；反應(yīng)的化學(xué)方程式方程式為ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O=3ZnO+CO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力．