Question

13．活性氧化鋅在橡膠、化工、涂料、陶瓷、醫(yī)藥、電子等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，如圖是以含鋅銅煙塵（火法煉銅的副產(chǎn)品，主要成分是ZnO、CuO和FeO）制備活性氧化鋅的工藝流程：

已知：①含鋅銅煙塵經(jīng)過預(yù)處理后的主要成分是ZnO，還含有少量的CuO和Fe₂O₃
②反應(yīng)池中的溫度控制在90～95℃，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O═2Fe（OH）₃↓+4H⁺試回答下列問題：
（1）在實驗室中，進行操作a用到的主要玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗．
（2）溶解池中待固體全部溶解后，加入鋅粉的作用有：
①將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
②除去Cu²⁺；
③調(diào)節(jié)溶液的pH．
（3）檢驗溶解池中Fe³⁺已全部被還原為Fe²⁺的實驗方法是取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe³⁺已經(jīng)全部被還原．
（4）沉淀池中得到的沉淀化學(xué)式可以表示為aZnCO₃•bZn（OH）₂•cH₂O（a、b、c均為整數(shù)）．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)為了確定其組成，進行如下實驗：稱取3.59g沉淀進行焙燒，將焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，它們分別增重0.72g和0.44g，通過計算確定該沉淀的組成．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 含鋅銅煙塵主要成分是ZnO、CuO和FeO，含鋅銅煙塵經(jīng)過預(yù)處理后的主要成分是ZnO，還含有少量的CuO和Fe₂O₃，根據(jù)物質(zhì)成分差別知，預(yù)處理過程中FeO被氧化生成Fe₂O₃，向混合物中加入稀硫酸、鋅粉，發(fā)生反應(yīng)CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O、CuSO₄+Zn=Cu+ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃+Zn=2FeSO₄+ZnSO₄，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作a為過濾，濾渣A為Cu，向反應(yīng)池中加入雙氧水，反應(yīng)池中的溫度控制在90～95℃，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O═2Fe（OH）₃↓+4H⁺，然后過濾得到沉淀B為2Fe（OH）₃，向沉淀池中加入碳酸氫銨，得到aZnCO₃•bZn（OH）₂•cH₂O沉淀，然后過濾得到沉淀和濾液A，將沉淀焙燒得到ZnO；
將濾液A蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到硫酸銨晶體；
（1）過濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（2）溶解池中待固體全部溶解后，加入鋅粉的作用有：
①將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
②置換出Cu；
③調(diào)節(jié)溶液的pH；
（3）鐵離子用KSCN檢驗；
（4）濃硫酸吸收H₂O、堿石灰吸收CO₂，n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol、n（CO₂）=$\frac{0.44g}{44g/mol}$=0.01mol，剩余固體為ZnO，n（ZnO）=$\frac{3.59g-0.72g-0.44g}{81g/mol}$=0.03mol，根據(jù)原子守恒得（a+b）：a：（b+c）=0.03mol：0.01mol：0.04mol=3：1：4，則a：b：c=1：2：2，據(jù)此判斷其化學(xué)式．

解答 解：含鋅銅煙塵主要成分是ZnO、CuO和FeO，含鋅銅煙塵經(jīng)過預(yù)處理后的主要成分是ZnO，還含有少量的CuO和Fe₂O₃，根據(jù)物質(zhì)成分差別知，預(yù)處理過程中FeO被氧化生成Fe₂O₃，向混合物中加入稀硫酸、鋅粉，發(fā)生反應(yīng)CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O、CuSO₄+Zn=Cu+ZnSO₄、Fe₂（SO₄）₃+Zn=2FeSO₄+ZnSO₄，分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以操作a為過濾，濾渣A為Cu，向反應(yīng)池中加入雙氧水，反應(yīng)池中的溫度控制在90～95℃，反應(yīng)池中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O═2Fe（OH）₃↓+4H⁺，然后過濾得到沉淀B為2Fe（OH）₃，向沉淀池中加入碳酸氫銨，得到aZnCO₃•bZn（OH）₂•cH₂O沉淀，然后過濾得到沉淀和濾液A，將沉淀焙燒得到ZnO；
將濾液A蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到硫酸銨晶體；
（1）過濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗，故答案為：玻璃棒；漏斗；
（2）Zn的活潑性大于Cu，所以Zn置換出Cu而除去Cu²⁺，故答案為：除去Cu²⁺；
（3）鐵離子用KSCN檢驗，其檢驗方法為：取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe³⁺已經(jīng)全部被還原，故答案為：取樣，加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則Fe³⁺已經(jīng)全部被還原；
（4）濃硫酸吸收H₂O、堿石灰吸收CO₂，n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol、n（CO₂）=$\frac{0.44g}{44g/mol}$=0.01mol，剩余固體為ZnO，n（ZnO）=$\frac{3.59g-0.72g-0.44g}{81g/mol}$=0.03mol，根據(jù)原子守恒得（a+b）：a：（b+c）=0.03mol：0.01mol：0.04mol=3：1：4，則a：b：c=1：2：2，所以沉淀的組成為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O，
答：沉淀的組成為ZnCO₃•2Zn（OH）₂•2H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，涉及基本操作、除雜、離子檢驗、化學(xué)式的確定等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計算能力，知道常見離子的檢驗方法、實驗現(xiàn)象及結(jié)論，難點是（4）題化學(xué)式的確定，利用原子守恒解答，題目難度中等．