Question

17．“爛版液”是制印刷鋅板時，用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的“廢液”（含有少量的Cl^-、Fe³⁺），某化學(xué)興趣小組擬用“爛版液”制取Zn（NO₃）₂•6H₂O的過程如下：

已知：Zn（NO₃）₂•6H₂O是一種無色晶體，水溶液呈酸性，Zn（NO₃）₂能與堿反應(yīng)，得到的固體產(chǎn)物具有兩性．
（1）若稀硝酸腐蝕鋅板產(chǎn)生的氣體N₂O，寫出稀硝酸腐蝕鋅板反應(yīng)的主要化學(xué)方程式4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O．
（2）在操作①中保持pH=8的目的是防止生成的Zn（OH）₂沉淀被溶解．
（3）沉淀I的主要成分是Zn（OH）₂和Fe（OH）₃．
（4）操作③中加熱、煮沸的目的是促使Fe³⁺完全水解；此步驟操作的理論依據(jù)是溫度越高，水解程度越大．
（5）操作④保持pH=2的目的是抑制Zn²⁺水解生成Zn（OH）₂；此步驟操作中所用的儀器有帶鐵圈鐵架臺、酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒．

Answer 1

分析 因為廢液是用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的，所以廢液中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8，使溶液中Zn²⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Zn（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，過濾得到溶液I中含有NaNO₃，沉淀中加熱硝酸溶解，得到溶液Ⅱ中含有Zn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，再條件溶液pH＞7，將溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，溶液Ⅲ是Zn（NO₃）₂溶液，在酸性條件下抑制其水解，經(jīng)過加熱濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶等得到Zn（NO₃）₂•6H₂O．
（1）稀硝酸與Zn反應(yīng)生成硝酸鋅、N₂O與水；
（2）調(diào)節(jié)pH=8，使溶液中Zn²⁺、Fe³⁺完全沉淀生成相應(yīng)的氫氧化物，氫氧化鋅具有兩性，pH過大會溶解；
（3）沉淀I為氫氧化鋅、氫氧化鐵；
（4）Fe³⁺水解得到氫氧化鐵，加熱促進(jìn)其水解；
（5）鋅離子易水解生成氫氧化鋅，酸性條件下可以抑制其水解；操作④包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

解答 解：因為廢液是用稀硝酸腐蝕鋅板后得到的，所以廢液中含有大量的鋅離子、氫離子、硝酸根離子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的PH=8，使溶液中Zn²⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Zn（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，過濾得到溶液I中含有NaNO₃，沉淀中加熱硝酸溶解，得到溶液Ⅱ中含有Zn（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃，再條件溶液pH＞7，將溶液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，溶液Ⅲ是Zn（NO₃）₂溶液，在酸性條件下抑制其水解，經(jīng)過加熱濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶等得到Zn（NO₃）₂•6H₂O．
（1）稀硝酸與Zn反應(yīng)生成硝酸鋅、N₂O與水，反應(yīng)方程式為：4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，
故答案為：4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O；
（2）調(diào)節(jié)pH=8，使溶液中Zn²⁺、Fe³⁺完全沉淀生成相應(yīng)的氫氧化物，防止生成的Zn（OH）₂沉淀被溶解，故答案為：防止生成的Zn（OH）₂沉淀被溶解；
（3）Zn²⁺、Fe³⁺完全沉淀生成相應(yīng)的氫氧化物，沉淀I為Zn（OH）₂和Fe（OH）₃，故答案為：Zn（OH）₂和Fe（OH）₃；
（4）因為溫度越高，水解程度越大，所以加熱煮沸促使Fe³⁺完全水解，故答案為：促使Fe³⁺完全水解；溫度越高，水解程度越大；
（5）鋅離子易水解生成氫氧化鋅，酸性條件下可抑制鋅離子的水解，操作④包括蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，所用的主要儀器有蒸發(fā)皿、酒精燈、鐵架臺、玻璃棒，
故答案為：抑制Zn²⁺水解生成Zn（OH）₂；蒸發(fā)皿；玻璃棒．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離提純綜合應(yīng)用、對條件控制的分析評價、鹽類水解應(yīng)用等，側(cè)重考查學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用，難度中等．