Question

1．鋅元素與人的智力有密切關(guān)系，如ZnSO₄•7H₂O、ZnO等均具有藥物價值．
（1）工業(yè)上制備ZnSO₄•7H₂O的方法很多，可由粗ZnO（含F(xiàn)e²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺）通過以下流程完成：

①試寫出加入稀高錳酸鉀溶液時的離子方程式MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺．
②流程③中的金屬可以用C（填編號）．
A．Na      B．Al     C．Zn    D．Cu
③流程④中調(diào)pH=1目的為抑制Zn²⁺的水解．
（2）氧化鋅的制備：取精制的硫酸鋅溶液慢慢加入碳酸鈉溶液，邊加邊攪拌使氣體完全逸出，并使pH約為6.8左右，煮沸至沉淀析出，傾去上層清液，用熱水洗滌到無SO₄^2-為止，過濾干燥后得固體ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O轉(zhuǎn)至儀器A中，煅燒至完全分解，冷卻得固體ZnO．
①儀器A名稱為坩堝．
②寫出硫酸鋅溶液中慢慢加入碳酸鈉溶液時的化學(xué)方程式3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑．
③如何證明固體A已煅燒至完全分解？取少量煅燒的固體，加入稀硫酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，若無氣泡產(chǎn)生，說明已完全分解．

Answer 1

分析 工藝流程可知，步驟①粗ZnO與硫酸反應(yīng)，通過攪拌可以加快反應(yīng)速率，結(jié)合步驟④加入高錳酸鉀，調(diào)節(jié)pH=4，有氫氧化鐵、二氧化錳生成，根據(jù)控制的PH值及原子守恒、電荷守恒可知，都有水參加反應(yīng)，同時還生成氫離子，④發(fā)生反應(yīng)：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，故步驟②加入ZnO，調(diào)節(jié)溶液pH=4，是使溶液中一些離子轉(zhuǎn)化為沉淀，由于鋅離子水解，步驟⑥中調(diào)pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾得到ZnSO₄•7H₂O．
（1）①由工藝流程可知，加入高錳酸鉀有氫氧化鐵、二氧化錳生成，應(yīng)是高錳酸根氧化亞鐵離子生成氫氧化鐵、二氧化錳，高錳酸根氧化錳離子生成二氧化錳，根據(jù)控制的PH值及原子守恒、電荷守恒可知，都有水參加反應(yīng)，同時還生成氫離子；
②流程③中加入金屬的目的，應(yīng)是除去溶液中金屬離子，又不能引入雜質(zhì)，應(yīng)Ⅱ選擇鋅；
③鋅離子水解，流程④中調(diào)pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解；
（2）①煅燒固體，應(yīng)用坩堝；
②反應(yīng)生成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O，生成的氣體為二氧化碳，根據(jù)元素守恒可知，還有硫酸鈉生成；
③檢驗煅燒后固體中是否含有碳酸根即可，可以與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體判斷．

解答 解：（1）①由工藝流程可知，加入高錳酸鉀有氫氧化鐵、二氧化錳生成，應(yīng)是高錳酸根氧化亞鐵離子生成氫氧化鐵、二氧化錳，高錳酸根氧化錳離子生成二氧化錳，根據(jù)控制的PH值及原子守恒、電荷守恒可知，都有水參加反應(yīng)，同時還生成氫離子，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺、2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，
故答案為：MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+MnO₂↓+5H⁺；2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；
②流程③中加入金屬的目的，應(yīng)是除去溶液中金屬離子，又不能引入雜質(zhì)，應(yīng)Ⅱ選擇鋅，故答案為：C；
③鋅離子水解，流程④中調(diào)pH=1目的是抑制Zn²⁺的水解，故答案為：抑制Zn²⁺的水解；
（2）①煅燒固體，應(yīng)用坩堝，故答案為：坩堝；
②反應(yīng)生成ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O，生成的氣體為二氧化碳，根據(jù)元素守恒可知，還有硫酸鈉生成，反應(yīng)方程式為：3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑，
故答案為：3ZnSO₄+3Na₂CO₃+4H₂O=ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O↓+3Na₂SO₄+2CO₂↑；
③檢驗煅燒后固體中是否含有碳酸根即可，實驗操作為：取少量煅燒的固體，加入稀硫酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，若無氣泡產(chǎn)生，說明已完全分解，
故答案為：取少量煅燒的固體，加入稀硫酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，若無氣泡產(chǎn)生，說明已完全分解．

點評 本題考查化學(xué)工藝流程流程、對信息的提取利用等，題目難度較大，理解工業(yè)流程是解題的關(guān)鍵，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)梳理流程原理，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與運用知識分子解決問題的能力．