Question

【題目】活性氧化鋅是一種多功能性的新型無機材料。某小組以粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）為原料模擬工業生產活性氧化鋅，步驟如下:

已知各相關氫氧化物沉淀pH范圍如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀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）步驟I中所需25%稀硫酸可用98%濃硫酸（密度為1.84g/mL）配制，所需的儀器除玻璃棒、燒杯、量筒外，還需要______（選填編號）

A．天平 B．滴定管 C．容量瓶 D．膠頭滴管

（2）步驟II中加入H2O2溶液的作用是____________（用離子方程式表示）；

（3）用ZnO調節pH，以除去含鐵雜質，調節pH的適宜范圍是_______________________。

（4）步驟III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②進一步調節溶液pH。

（5）堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]煅燒的化學方程式為____________。

（6）用如下方法測定所得活性氧化鋅的純度（假設雜質不參與反應）：

①取1.000g活性氧化鋅，用15.00mL 1.000mol·L-1硫酸溶液完全溶解，滴入幾滴甲基橙。②用濃度為0.5000mol·L-1的標準氫氧化鈉溶液滴定剩余硫酸，到達終點時消耗氫氧化鈉溶液12.00mL。判斷滴定終點的依據是_________；所得活性氧化鋅的純度為_________。

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 當滴入最后一滴0.5000 mol·L-1的氫氧化鈉溶液時，溶液由橙色變為黃色且半分鐘內不變色 97.2%

【解析】

粗氧化鋅（含鐵、銅的氧化物）加入稀硫酸溶解過濾得到溶液中含有硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋅，加入雙氧水氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氧化鋅調節溶液pH沉淀鐵離子，加入鋅還原銅離子為銅單質并調節溶液pH值，過濾得到硫酸鋅，碳化是加入碳酸氫銨沉淀鋅離子生成堿式碳酸鋅，加熱分解生成活性氧化鋅。

(1)步驟I中所需25%稀硫酸可用98%濃硫酸（密度為1.84g/mL）配制，是粗略配制在燒杯內稀釋配制，所需的儀器除玻璃棒、燒杯外、量筒，還需要儀器有膠頭滴管等，故答案為D；
(2) 加入雙氧水氧化亞鐵離子為鐵離子，離子反應方程式為：H2O2+2Fe2+ +2H+=2Fe3+ +2H2O；

(3)依據沉淀pH范圍表格可知，調節溶液pH使鐵離子沉淀，調節溶液pH為4.1～4.7；

(4)步驟III中加入Zn粉與銅離子發生置換反應，除去銅離子，進一步調節溶液pH除凈銅離子；
(5) 堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2 CO3]受熱分解為氧化鋅、二氧化碳和水，反應方程式為：Zn2(OH)2CO32ZnO+ CO2↑+H2O；
(6) 甲基橙的變色范圍是pH<3.1的變紅，3.1~4.4的呈橙色，pH>4.4的變黃，所以滴定終點的依據為：當滴入最后一滴0.5000 mol·L-1的氫氧化鈉溶液時，溶液由橙色變為黃色且半分鐘內不變色；滴定所需氫氧化鈉溶液物質的量為0.5000mol·L-1×0.012 L，根據方程式2NaOH+ H2SO4= Na2SO4+2H2O可知，則剩余硫酸物質的量為0.5000mol·L-1×0.012L/2=0.003mol，因此與氧化鋅反應為硫酸的物質的量為0.015L× 1.000mol·L-1-0.003mol=0.012mol，根據方程式ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O可知氧化鋅物質的量0.012mol，所以氧化鋅的質量為0.012mol×81g/mol=0.972g,因此活性氧化鋅的純度為0.972g÷1g×100%=97.2%。