Question

ZnSO₄?7H₂O 多为无色透明结晶状粉末，应用十分广泛．其制备过程如下如图1：

已知：①金属活动性：Zn 大于Cd 和Ni．
②沉淀完全的pH 值范围：Fe（OH）₃ 2.7～3.7；Zn（OH）₂ 7～8
根据题意完成下列填空：
（1）步骤②中调节溶液pH=4 适宜加入的试剂是

 

．（用相应的编号填写）
A．NaOH 溶液  B．ZnO  C．Zn₃（OH）₄CO₂?H₂O D．氨水
（2）步骤③中加KMnO₄的作用是氧化Fe²⁺和Mn²⁺，使其以MnO₂和Fe（OH）₃沉淀的形式除去．请配平：

 

MnO₄^-+

 

Mn²⁺+

 

H₂O=

 

MnO₂+

 

H⁺
写出氧化Fe²⁺的离子反应方程式：

 

．
（3）步骤④中加少量Zn粉的目的是

 

．步骤⑤中调节pH=1 的目的是

 

（用必要的反应方程式和文字说明）．
（4）步骤②③④⑤中均需用抽滤装置，过滤结束后，取出所得沉淀物的方法是

 

．
（5）用电子天平称取所得晶体0.820g 置于烧杯中，用稀硫酸溶解后，移入250mL 容量瓶，洗涤后定容，用移液管移取25.00mL 置于锥形瓶中，用0.0100mol/L EDTA 滴定，滴定曲线（pZn=-lgc（Zn²⁺）与V（EDTA））如图3所示．下列有关用移液管移取25.00mL 溶液的正确操作是

 

．若滴定反应为：Zn²⁺+EDTA=Zn²⁺-EDTA，则该样品的纯度是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）氢氧化铁沉淀完全的pH值范围：2.7～3.7，调节溶液pH=4的目的是除去铁离子，除去旧杂质不能引入新杂质，据此解答即可；
（2）依据氧化还原反应中得失电子守恒配平方程式即可；
（3）由于金属活动性：Zn大于Cd和Ni，在步骤④中加少量Zn粉的目的是除去Cd²⁺和Ni²⁺离子，由于锌离子在水中存在水解反应，故调节pH=1的目的是抑制锌离子水解；
（4）依据从漏斗上取下固体的方法解答即可，注意手的分工操作与接收容器可以是洁净的滤纸或表面皿；
（5）认真观察图象，找出突变的点，然后依据所给方程式计算即可．

解答： 解：（1）由于Fe（OH）₃沉淀完全的pH值范围是：2.7～3.7，故调节溶液pH=4的目的是除去铁离子，除去旧杂质不能引入新杂质，A中引入钠离子，D中引入铵根，故AD错误，BC正确，故选BC；
（2）KMnO₄具有强氧化性，加入它的作用是氧化Fe²⁺和Mn²⁺，依据得失电子守恒，离子反应方程式分别为：2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O=5MnO₂+4H⁺，MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+5H⁺+MnO₂，故答案为：2、3、2、5、4；MnO₄^-+3Fe²⁺+7H₂O=3Fe（OH）₃↓+5H⁺+MnO₂；
（3）金属活动性：Zn大于Cd和Ni，在步骤④中加少量Zn粉的目的是除去Cd²⁺和Ni²⁺离子，由于锌离子在水中存在水解反应：Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺，故调节pH=1的目的是抑制锌离子水解，故答案为：除去Cd²⁺和Ni²⁺杂质离子；因为Zn²⁺+2H₂O?Zn（OH）₂+2H⁺，调节pH=1，可以使上述平衡向逆反应方向移动，达到抑制Zn²⁺水解的目的；
（4）过滤结束后，取出所得沉淀物的方法是：将漏斗从抽滤瓶上取下，左手握漏斗管，倒转，用右手“拍击”左手，使固体连同滤纸一起落入洁净的纸片或表面皿上，故答案为：将漏斗从抽滤瓶上取下，左手握漏斗管，倒转，用右手“拍击”左手，使固体连同滤纸一起落入洁净的纸片或表面皿上；
（5）0.820g ZnSO₄?7H₂O 配制成溶液，取出25mL，依据表格所知：在EDTA的体积为20mL时达到滴定终点，依据Zn²⁺+EDTA=Zn²⁺-EDTA有：0.0100mol/L×20mL=25mL×c，解c=0.008mol/L，故原溶液中溶质的质量为：0.008mol/L×25mL×

250

25

×287g/mol×10^-3=0.574g，故含量为：

0.574g

0.820g

×100%=70%，故答案为：70%．

点评：本题主要考查的是工业生产硫酸锌的无机流程，涉及实验室常见操作、金属活动性顺序、氧化还原反应、离子反应方程式书写、含量计算等，综合性较强，难度较大．