Question

【題目】某興趣小組用鍍鋅鐵皮按下列流程制備七水合硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)

相關信息如下：①金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關pH范圍。②ZnSO4的溶解度(物質在100g水中溶解的質量)隨溫度變化曲線。

金屬離子	pH
	開始沉淀	完全沉淀
Fe3+	1.5	2.8
Fe2+	5.5	8.3
Zn2+	5.4	8.2

請回答：

(1)①鍍鋅鐵皮上的油污可用Na2CO3溶液去除，理由是_______________________________。②步驟Ⅰ，可用于判斷鍍鋅層完全反應的實驗現象是__________________________。

(2)步驟Ⅱ，需加入過量H2O2，理由是____(請簡述理由，并且寫出對應的離子反應方程式)。

(3)步驟Ⅲ，合適的pH范圍是____________________。

(4)步驟Ⅳ，需要用到下列所有操作：a.蒸發至溶液出現晶膜；b.在60℃蒸發溶劑；c.冷卻至室溫；d.在100℃蒸發溶劑；e.過濾。請給出上述操作的正確順序_____________(操作可重復使用)。

(5)步驟Ⅴ，某同學采用不同降溫方式進行冷卻結晶，測得ZnSO4·7H2O晶體顆粒大小分布如圖所示。根據該實驗結果，為了得到顆粒大小相對均一的較大晶粒，宜選擇_______方式進行冷卻結晶。

A. 快速降溫 B. 緩慢降溫 C. 變速降溫

Answer 1

【答案】Na2CO3水解，溶液呈堿性，促使油脂水解 產生氣泡的速率顯著變慢 2H+ + 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ +2H2O，使Fe2+盡可能轉化為Fe3+，H2O2易分解(Fe3+催化加速分解) 2.8~5.4 dabace C

【解析】

（1）①碳酸鈉在溶液中會發生水解生成堿，油脂在堿溶液的作用下會發生水解；②鋅、鐵及稀硫酸構成原電池；

（2）加入H2O2的作用是氧化Fe2+，同時Fe3+會促進H2O2的分解；

（3）根據金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關pH范圍確定除去Fe3+而Zn2+不沉淀的合適pH范圍；

（4）由ZnSO4溶液制備粗ZnSO4·7H2O的操作步驟時需結合ZnSO4的溶解度隨溫度變化曲線進行分析；

（5）根據圖中曲線分析，要得到顆粒大小相對均一的較大晶粒，宜選擇變速降溫的方式進行冷卻結晶；據此分析作答。

（1）①碳酸鈉水解呈堿性，促使油脂水解，達到除去表面油污的效果；鋅層、鐵層及稀硫酸會構成原電池，反應速率快，當鋅層完全溶解后，原電池結構消失，反應速率下降，產生氣泡的速率顯著變慢；

②使Fe2＋轉化為Fe3＋便于形成沉淀分離，其離子方程式為：2H+ + 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ +2H2O，又由于Fe3＋會促進H2O2的分解，所以要加入過量的H2O2，答案為：2H+ + 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ +2H2O，使Fe2+盡可能轉化為Fe3+，H2O2易分解(Fe3+催化加速分解)；

（3）要使兩種離子分離，則要使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀，則最佳pH為2.8~5.4；

（4）要從溶液中得到粗產品，首先加熱蒸發溶劑，直到出現晶膜，達到飽和狀態并除去部分溶劑；由圖可知在60℃時產品的溶解度最大，故接著在60℃下蒸發溶劑，并出現晶膜，達到飽和狀態，接著冷卻至室溫，使產品析出，最后過濾，使固液分離，得到粗產品，故正確的操作順序為dabace；

（5）結合圖象可知在變速降溫的情況下得到的顆粒大小相對均一，故答案為C。