Question

11．制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“烂板液”．“烂板液”中含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl^-和Fe³⁺．在实验室里，用“烂板液”制取ZnSO₄•7H₂O的过程如下：

（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N₂O，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1：2．
（2）若步骤①的pH＞12，则Zn（OH）₂溶解生成四羟基合锌酸钠．写出Zn（OH）₂被溶解的离子方程式Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-．
（3）滤液D中除了含有OH^-离子外，还含有的阴离子有Cl^-、NO₃^-（填离子符号）．
（4）若滤液E的pH=4，c（Zn²⁺）=2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=2.6×l0^-9mol•L^-1，能求得的溶度积是
C（填选项）．
A．K_sp[Zn（OH）₂]B．K_sp[Zn（OH）₂]和K_sp[Fe（OH）₃]C．K_sp[Fe（OH）₃]
（5）步骤③要控制pH在一定范围．实验室用pH试纸测定溶液pH的方法是：将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数．
（6）已知：①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=a kJ•mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=b kJ•mol^-1
请写出Fe³⁺发生水解反应的热化学方程式：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1．
若①的溶度积常数为K_SP，②的离子积常数为K_W，Fe³⁺发生水解反应的平衡常数：K=$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$．（用含K_SP、K_W的代数式表示）

Answer 1

分析 因为废液是用稀硝酸腐蚀锌板后得到的，所以废液中含有大量的锌离子、氢离子、硝酸根离子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氢氧化钠调节溶液的PH=8使铁离子、锌离子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量锌离子、氢离子、硝酸根离子和少量的铁离子，调节溶液的PH使铁离子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸锌溶液，在酸性条件下加热浓缩蒸发结晶，得到Zn（NO₃）₂•6H₂O是一种无色晶体，
（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N₂O，则反应的方程式为4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，根据方程式判断氧化剂与还原剂的物质的量之比；
（2）根据反应物和生成物确定反应的离子方程式；
（3）固体具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等离子，则滤液中应含有Cl^-、NO₃^-；
（4）滤液E的pH=4，得到的沉淀为Fe（OH）₃，只能计算Fe（OH）₃的溶度积；
（5）测定溶液pH时，将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比你，读出读数即可；
（6）利用盖斯定律计算反应热，可写出Fe³⁺发生水解反应的热化学方程式，利用①②平衡常数可确定Fe³⁺发生水解反应的平衡常数

解答 解：因为废液是用稀硝酸腐蚀锌板后得到的，所以废液中含有大量的锌离子、氢离子、硝酸根离子和少量的Cl^-、Fe³⁺，加入氢氧化钠调节溶液的PH=8使铁离子、锌离子完全沉淀，然后在沉淀Ⅰ中加硝酸溶解，溶液Ⅱ中含有大量锌离子、氢离子、硝酸根离子和少量的铁离子，调节溶液的PH使铁离子沉淀，溶液Ⅲ是硝酸锌溶液，在酸性条件下加热浓缩蒸发结晶，得到Zn（NO₃）₂•6H₂O是一种无色晶体，
（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N₂O，则反应的方程式为4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，由方程式可知反应中HNO₃为氧化剂，Zn为还原剂，当4molZn参加反应时，有2molHNO₃被还原，则氧化剂与还原剂的物质的量之比1：2，故答案为：1：2；
（2）Zn（OH）₂溶解生成四羟基合锌酸钠，反应的离子方程式为Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-，
故答案为：Zn（OH）₂+2OH^-=[Zn（OH）₄]^2-；
（3）固体具有吸附性，沉淀A可吸附溶液中的Cl^-、NO₃^-等离子，则滤液中应含有Cl^-、NO₃^-，故答案为：Cl^-、NO₃^-；
（4）滤液E的pH=4，得到的沉淀为Fe（OH）₃，只能计算Fe（OH）₃的溶度积，故答案为：C；
（5）测定溶液pH时，将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数即可，注意不能事先湿润试纸，更不能将试纸插在溶液中，
故答案为：将pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸中间，待颜色变化稳定后与比色卡对比，读出读数；
（6）Fe³⁺发生水解反应的方程式为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
已知①Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）△H=aKJ•mol^-1
②H₂O（l）?H⁺（aq）+OH^-（aq）△H=bKJ•mol^-1，
则利用盖斯定律将②×3-①可得Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1，
则Fe³⁺发生水解反应的平衡常数K=$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$，
故答案为：Fe³⁺（aq）+3H₂O（l）?Fe（OH）₃（aq）+3H⁺（aq）△H=（3b-a）KJ•mol^-1；$\frac{K{{\;}_{w}}^{3}}{K{\;}_{sp}}$．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握题给信息，答题时注意审题，难度中等．