Question

铁酸锌（ZnFe₂O₄）是对可见光敏感的半导体催化剂，其实验室制备原理为：
Zn²⁺+2Fe²⁺+3C₂O₄^2－+6H₂OZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O↓……………(a)
ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O  ZnFe₂O₄ + 2CO₂↑+4CO↑+6H₂O ……………(b)
（1）上述制备原理中属于氧化还原反应的是    （选填：“a”或“b”）。
（2）制备ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O时，可选用的药品有：
Ⅰ、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O，Ⅱ、ZnSO₄·7H₂O及Ⅲ、(NH₄)₂C₂O₄·7H₂O。
①称量药品时，必须严格控制n(Fe²⁺)/n(Zn²⁺)=       。
②选用的加料方式是      (填字母)。
a．按一定计量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌，然后升温至75℃。
b．按一定计量比，Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液，然后加入Ⅱ，然后升温到75℃。
c．按一定计量比，将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同时加热到75℃，然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中，并持续搅拌。
（3）从溶液中分离出ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O需过滤、洗涤。已洗涤干净的依据是    _________________。
（4）ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O热分解需用酒精喷灯，还用到的硅酸盐质仪器有：       和        。
（5）某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮（含杂质铁），结合下图信息利用实验可提供的试剂制取纯净的ZnSO₄溶液。实验中可选用的试剂如下：

a．30%H₂O₂；
b．新制氯水；
c．1.0 mol·L^－1NaOH溶液；
d．3 mol·L^-1稀硫酸；
e．纯ZnO粉末；
f．纯锌粉。
实验步骤依次为：①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L^－1稀硫酸，加入      （选填字母，下同）；②加入     ；③加热到60℃左右并不断搅拌；④过滤得ZnSO₄溶液。其中步骤③加热的主要目的有                     。

Answer 1

（1）b（2）①2∶1 ②c
（3）取最后一次洗涤滤液，滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl₂溶液，若不出现白色沉淀，表示沉淀已洗涤干净。
（4）坩埚 泥三角 玻璃棒
（5）a（或ad）   e  促进Fe³⁺水解转化为沉淀并使过量的H₂O₂分解除去

试题分析：（1）判断反应是否属于氧化还原反应的依据是：分析有无元素化合价变化。反应(a)中无元素化合价变化，不属于氧化还原反应；反应（b）中铁元素的化合价由+2价变为+3价，碳元素的化合价由-3价部分变为+2价，部分变为+4价，属于氧化还原反应；选（b）。
（2）①由化学式ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O知，Zn²⁺和Fe²⁺个数比为1:2，所以称量药品时，必须严格控制n(Fe²⁺)/n(Zn²⁺)=2∶1；②由反应（a）知，反应温度75℃，为避免草酸锌、草酸亚铁等副产物的生成，先应将反应物温度都加热到75℃，然后再混合，选用的加料方式是：c．按一定计量比，将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同时加热到75℃，然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中，并持续搅拌。
（3）根据题意知，从溶液中分离出ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O中含有NH₄⁺、SO₄^2-等杂质离子，所以判断晶体已洗涤干净的依据可为：取最后一次洗涤滤液，滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl₂溶液，若不出现白色沉淀，表示已洗涤完全。
（4）ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O热分解实验基本操作为固体的灼烧，用到的仪器有酒精喷灯（或酒精灯）、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒、坩埚钳等，结合题给要求还用到的硅酸盐质仪器有泥三角、坩埚、玻璃棒。
（5）据题意用废旧干电池锌皮（含杂质铁）制取纯净的ZnSO₄溶液实验流程为用硫酸酸溶、除杂。由实验步骤①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L^－1稀硫酸发生的反应为Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑、Fe + 2H⁺=Fe²⁺ + H₂↑，所得溶液中含有杂质离子Fe²⁺，必须将其除去，结合图像所给信息Zn²⁺和Fe²⁺难以分离，必须先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺再进行分离，为不引进新的杂质，选用30%H₂O₂作氧化剂；分离Zn²⁺和Fe³⁺的方法结合图像可用盐类水解原理通过调节pH的方法进行除杂，为防止引进杂质可用纯ZnO粉末来调节pH，使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀而除去；因盐类水解吸热，H₂O₂受热易分解，所以步骤③加热的主要目的有促进Fe³⁺水解转化为沉淀并使过量的H₂O₂分解除去。