Question

【题目】活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料。某小组以粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）为原料模拟工业生产活性氧化锌，步骤如下:

已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀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）步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸（密度为1.84g/mL）配制，所需的仪器除玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要______（选填编号）

A．天平 B．滴定管 C．容量瓶 D．胶头滴管

（2）步骤II中加入H2O2溶液的作用是____________（用离子方程式表示）；

（3）用ZnO调节pH，以除去含铁杂质，调节pH的适宜范围是_______________________。

（4）步骤III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②进一步调节溶液pH。

（5）碱式碳酸锌[Zn2(OH)2 CO3]煅烧的化学方程式为____________。

（6）用如下方法测定所得活性氧化锌的纯度（假设杂质不参与反应）：

①取1.000g活性氧化锌，用15.00mL 1.000mol·L-1硫酸溶液完全溶解，滴入几滴甲基橙。②用浓度为0.5000mol·L-1的标准氢氧化钠溶液滴定剩余硫酸，到达终点时消耗氢氧化钠溶液12.00mL。判断滴定终点的依据是_________；所得活性氧化锌的纯度为_________。

Answer 1

【答案】D H2O2+2Fe2+ +2H+=2Fe3+ +2H2O 4.1～4.7 除去溶液中的Cu2+ Zn2(OH)2CO32ZnO+ CO2↑+H2O 当滴入最后一滴0.5000 mol·L-1的氢氧化钠溶液时，溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色 97.2%

【解析】

粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）加入稀硫酸溶解过滤得到溶液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌，加入双氧水氧化亚铁离子为铁离子，加入氧化锌调节溶液pH沉淀铁离子，加入锌还原铜离子为铜单质并调节溶液pH值，过滤得到硫酸锌，碳化是加入碳酸氢铵沉淀锌离子生成碱式碳酸锌，加热分解生成活性氧化锌。

(1)步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸（密度为1.84g/mL）配制，是粗略配制在烧杯内稀释配制，所需的仪器除玻璃棒、烧杯外、量筒，还需要仪器有胶头滴管等，故答案为D；
(2) 加入双氧水氧化亚铁离子为铁离子，离子反应方程式为：H2O2+2Fe2+ +2H+=2Fe3+ +2H2O；

(3)依据沉淀pH范围表格可知，调节溶液pH使铁离子沉淀，调节溶液pH为4.1～4.7；

(4)步骤III中加入Zn粉与铜离子发生置换反应，除去铜离子，进一步调节溶液pH除净铜离子；
(5) 碱式碳酸锌[Zn2(OH)2 CO3]受热分解为氧化锌、二氧化碳和水，反应方程式为：Zn2(OH)2CO32ZnO+ CO2↑+H2O；
(6) 甲基橙的变色范围是pH<3.1的变红，3.1~4.4的呈橙色，pH>4.4的变黄，所以滴定终点的依据为：当滴入最后一滴0.5000 mol·L-1的氢氧化钠溶液时，溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色；滴定所需氢氧化钠溶液物质的量为0.5000mol·L-1×0.012 L，根据方程式2NaOH+ H2SO4= Na2SO4+2H2O可知，则剩余硫酸物质的量为0.5000mol·L-1×0.012L/2=0.003mol，因此与氧化锌反应为硫酸的物质的量为0.015L× 1.000mol·L-1-0.003mol=0.012mol，根据方程式ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O可知氧化锌物质的量0.012mol，所以氧化锌的质量为0.012mol×81g/mol=0.972g,因此活性氧化锌的纯度为0.972g÷1g×100%=97.2%。