Question

【題目】活性氧化鋅是一種多功能性的新型無機材料．某小組以粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）為原料模擬工業生產活性氧化鋅，步驟如下：

已知各相關氫氧化物沉淀pH范圍如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀pH	5.4	7.0	2.3	4.7
完全沉淀pH	8.0	9.0	4.1	6.7

完成下列填空：

（1）為了加快浸取的反應速率，可以采取的措施_________________________________

（2）步驟II中加入H2O2溶液的作用是_________________________（用離子方程式表示）；

（3）用ZnO調節pH，以除去含鐵雜質，調節pH的適宜范圍是_______________________。

（4）步驟III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②進一步調節溶液pH。

（5）堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]煅燒的化學方程式為________________________________。

（6）用如下方法測定所得活性氧化鋅的純度（假設雜質不參與反應）：

① 取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000mol·L-1 硫酸溶液完全溶解，滴入幾滴甲基橙。② 用濃度為0.5000mol·L-1 的標準氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達終點時消耗氫氧化鈉溶液12.00mL。判斷滴定終點的方法是___________________________________________；所得活性氧化鋅的純度為________________________

Answer 1

【答案】加熱或適當增大硫酸的濃度或將固體粉碎2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O當溶液由橙色變為黃色且半分鐘內不變色即為滴定終點97.2%

【解析】

粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）加入稀硫酸溶解，過濾，得到溶液中含有硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅，加入H2O2溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入氧化鋅調節溶液pH使溶液中鐵離子轉化沉淀過濾除去，再向濾液加入鋅可以進一步調節溶液pH，并還原銅離子為銅單質，過濾除去，得到硫酸鋅溶液，加入碳酸氫銨碳化生成堿式碳酸鋅，加熱分解生成活性氧化鋅，以此解答該題。

（1）固體與液體反應時增大固體的表面積可以加快反應速率，升高溫度、適當增大硫酸濃度也能加快反應速率；
故答案為：加熱或適當增大硫酸的濃度或將固體粉碎；

（2）加入H2O2溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，同時生成水，反應離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，

故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）用ZnO調節pH，使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀而除去，由鐵離子沉淀完全與銅離子開始沉淀pH可知，調節溶液PH為4.1～4.7；
故答案為：4.1～4.7；
（4）步驟III中加入Zn粉進一步調節溶液pH，并還原銅離子為銅單質，過濾除去，
故答案為：除去溶液中的Cu2+；
（5）堿式碳酸鋅的化學式為Zn2(OH)2 CO3，分解生成氧化鋅、二氧化碳和水，結合原子守恒配平書寫得到反應的化學方程式為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O，
故答案為：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O；
（6）依據滴定原理可知，滴定終點時溶液顏色由橙色變為黃色，且半分鐘不變色即為滴定終點；
根據H++OH-=H2O可知，硫酸反應后剩余氫離子物質的量為0.500mol/L×0.0120L=0.006mol，則與ZnO反應的氫離子物質的量為=0.0150L×1.000mol/L×2-0.006mol=0.024mol，

由ZnO+2H+=Zn2++H2O可知，ZnO的質量為0.024mol××81g/mol=0.972g，

則樣品純度為×100%=97.2%，

故答案為：當溶液由橙色變為黃色且半分鐘內不變色即為滴定終點；97.2%。