Question

制備鋅印刷電路板是用稀硝酸腐蝕鋅板，產生的廢液稱“爛板液”．“爛板液”中含硝酸鋅外，還含有自來水帶入的Cl^-和Fe³⁺．在實驗室里，用“爛板液”制取ZnSO₄?7H₂O的過程如下：

（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時還原產物為N₂O，氧化劑與還原劑的物質的量之比是

 

．
（2）若步驟①的pH＞12，則Zn（OH）₂溶解生成四羥基合鋅酸鈉．寫出Zn（OH）₂被溶解的離子方程式

 

．
（3）濾液D中除了含有OH^-離子外，還含有的陰離子有

 

（填離子符號）．
（4）若濾液E的pH=4，c（Zn²⁺）=2mol?L^-1，c（Fe³⁺）=2.6×l0^-9mol?L^-1，能求得的溶度積是

 

（填選項）．
A．K_sp[Zn（OH）₂]B．K_sp[Zn（OH）₂]和K_sp[Fe（OH）₃]C．K_sp[Fe（OH）₃]
（5）步驟③要控制pH在一定范圍．實驗室用pH試紙測定溶液pH的方法是：

 

．
（6）已知：
①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+OH^-（aq）△H=aKJ?mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bKJ?mol^-1
請寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應的熱化學方程式．

 

．
若①的溶度積常數(shù)為K_SP，②的離子積常數(shù)為K_W，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解反應的平衡常數(shù)K=

 

．（用含K_SP、K_W的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,熱化學方程式,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：實驗設計題

分析：（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時還原產物為N₂O，則反應的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，根據(jù)方程式判斷氧化劑與還原劑的物質的量之比；
（2）根據(jù)反應物和生成物確定反應的離子方程式；
（3）固體具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等離子，則濾液中應含有Cl^-、NO₃^-；
（4）濾液E的pH=4，得到的沉淀為Fe（OH）₃，只能計算Fe（OH）₃的溶度積；
（5）測定溶液pH時，將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液點在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對比你，讀出讀數(shù)即可；
（6）利用蓋斯定律計算反應熱，可寫出Fe³⁺發(fā)生水解反應的熱化學方程式，利用①②平衡常數(shù)可確定Fe³⁺發(fā)生水解反應的平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時還原產物為N₂O，則反應的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，由方程式可知反應中HNO₃為氧化劑，Zn為還原劑，當4molZn參加反應時，有2molHNO₃被還原，則氧化劑與還原劑的物質的量之比1：2，故答案為：1：2；
（2）Zn（OH）₂溶解生成四羥基合鋅酸鈉，反應的離子方程式為Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-，故答案為：Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-；
（3）固體具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等離子，則濾液中應含有Cl^-、NO₃^-，故答案為：Cl^-、NO₃^-；
（4）濾液E的pH=4，得到的沉淀為Fe（OH）₃，只能計算Fe（OH）₃的溶度積，故答案為：C；
（5）測定溶液pH時，將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液點在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對比，讀出讀數(shù)即可，注意不能事先濕潤試紙，更不能將試紙插在溶液中，故答案為：將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液點在試紙中間，待顏色變化穩(wěn)定后與比色卡對比，讀出讀數(shù)；
（6）Fe³⁺發(fā)生水解反應的方程式為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
已知①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=aKJ?mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bKJ?mol^-1，
則利用蓋斯定律將②×3-①可得Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ?mol^-1，
則Fe³⁺發(fā)生水解反應的平衡常數(shù)K=

Kw3

Ksp

，
故答案為：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ?mol^-1；

Kw3

Ksp

．

點評：本題考查物質的制備，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握題給信息，答題時注意審題，難度中等．