Question

【題目】一維納米材料因其特殊的納米結構，呈現出一系列獨特的光、電、磁、催化等性能，具有十分廣闊的應用前景。ZnS－C（ZnS納米粒子分散在碳納米材料上）是新型一維納米材料，某科研小組用下列流程制備ZnS－C納米材料。

已知：BA表示C6H5COO

回答下列問題：

（1）“攪拌”后所得溶液顯__________（填“酸性”“中性”或“堿性”）。

（2）配制NaOH溶液時，蒸餾水要煮沸的原因是____________。

（3）向混合鹽溶液中緩緩滴加NaOH溶液，促進相關離子的水解，出現Zn(OH)(C6H5COO)白色沉淀。

①寫出生成沉淀的離子方程式_________。

②25℃，調pH=6，不產生Zn(OH)2沉淀，該溶液中c(Zn2+)＜____ mol·L－1。[已知Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10－17]

（4）“硫化”、“焙燒”過程，Zn(OH)BA通過原位固相反應制備ZnS－C納米纖維的過程示意圖如下：

①該過程中一直處于原位的離子是____________；

②在N2氛圍中“焙燒”時，HBA（C6H5COOH）分解的化學方程式為___________。

（5）用N2吸附法對不同焙燒溫度下制備得到的ZnS－C納米纖維的比表面積進行測定，在不同溫度（400℃－800℃）下焙燒所得ZnS－C納米纖維的比表面積如下表：

t/℃	400	500	600	700	800
比表面積/m2 ·g-1	130.1	123.1	70.2	49.2	47.6

① 隨著溫度的升高，ZnS納米粒子__________（填“變大”“不變”或“變小”）。

② ZnS－C納米纖維可將N2吸附在其表面，形成均勻的單分子層。氮氣分子橫截面積為0.162 nm2，則在400℃焙燒所得的1g ZnS－C納米纖維最大吸附的氮分子數為______（保留3位有效數字）。

Answer 1

【答案】酸性 去除CO2，防止配制NaOH溶液時生成Na2CO3 Zn2++C6H5COO-+H2O=Zn(OH)(C6H5COO)↓+ H+或Zn2++C6H5COO-+OH-= Zn(OH)(C6H5COO)↓ 0.12 Zn2+ C6H5COOH7C+2H2O↑+H2↑ 變大 8.03×1020

【解析】

(1)結合后邊的步驟分析判斷；

(2)NaOH是堿，可以與空氣中的二氧化碳發生反應；

(3)①硝酸鋅、苯甲酸鈉、NaOH混合發生沉淀反應產生Zn(OH)(C6H5COO)白色沉淀，根據電荷守恒原子守恒，書寫生成沉淀的離子方程式；

②根據難溶電解質的溶度積常數分析計算；

(4)①根據“硫化”、“焙燒”過程，物質成分的變化判斷一直處于原位的離子；

②在N2氛圍中“焙燒”時，HBA(C6H5COOH)發生分解反應，根據元素守恒，書寫分解的化學方程式；

(5)①微粒的比表面積與溫度的關系判斷；

②根據物質的比表面積與每個N2的橫截面的面積的比計算分子數目，要注意單位換算。

(1)將硝酸鋅晶體與苯甲酸鈉、水混合攪拌，由于三者充分接觸，由于硝酸鋅是強酸弱堿鹽，Zn2+水解使溶液顯酸性；苯甲酸鈉是強堿弱酸鹽，水解使溶液顯堿性，最終混合物的酸堿性取決于二者相對量的多少及其水解程度，結合后邊的步驟加入NaOH溶液調整溶液的pH=6，可證明混合攪拌后的混合物顯酸性；

(2)NaOH是堿，在配制其溶液時，為防止空氣中的CO2在水在溶解而導致發生反應產生Na2CO3，使溶液變質，溶解NaOH的蒸餾水要先加熱煮沸，以去除CO2，防止NaOH變質；

(3)①硝酸鋅、苯甲酸鈉、NaOH混合發生沉淀反應產生Zn(OH)(C6H5COO)白色沉淀，反應的離子方程式為：Zn2++C6H5COO-+OH-= Zn(OH)(C6H5COO)↓；

②25℃，調pH=6，c(OH-)=10-8mol/L，若不產生Zn(OH)2沉淀，c(Zn2+) c2(OH-)<Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10－17，則該溶液中c(Zn2+)<=0.12mol/L；

(4)①根據圖示的“硫化”、“焙燒”過程，可知：該過程中一直處于原位的離子是Zn2+，其②在N2氛圍中“焙燒”時，HBA發生分解反應，生成C、H2、CO2，根據元素守恒可得分解的化學方程式為C6H5COOH7C+2H2O↑+H2↑；

(5)①根據表格數據可知：溫度越高，微粒的比表面積越小，說明隨著溫度的升高，ZnS納米粒子在增大，使微粒的比表面積變小；

②根據表格數據可知ZnS－C納米纖維在400℃時的比表面積為130.1m2/g，而氮氣分子橫截面積為0.162 nm2，則在400℃焙燒所得的1g ZnS－C納米纖維最大吸附的氮分子數為=8.03×1020(個)。