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用粗鋅（含少量Fe等雜質）與稀硫酸反應制氫氣，其廢液中含有大量的硫酸鋅．同學們用制氫氣的廢液來制取皓礬（ZnSO4?7H2O），并探究其性質．
（l）制備皓礬  實驗流程如下圖所示：
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已知：氫氧化物沉淀的pH范圍見下表．
氫氧化物 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Zn（OH）2
開始沉淀pH 2.7 7.6 5.7
完全沉淀pH 3.7 9.6 8.0
請回答下列問題：
①加入的試劑a，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、濃硫酸、濃硝酸等，應選用
 
，其理由是
 
．
②加入的試劑b，供選擇使用的有：Zn粉、ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3、ZnSO4等，應選用
 
，其理由是
 
．
③從晶體l→晶體2，該過程的名稱是
 
．
④在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是
 
．
（2）探究皓礬的性質
溫度（℃） 60 240 930 1000
殘留固體質量（g） 19.7 16.1 8.1 8.1
⑤稱取28.7g ZnSO4?7H2O研細后置于坩堝中小心加熱，其固體質量與溫度的對應數據見上表．則1000℃時皓礬的反應方程式為
 
．
⑥取少量ZnSO4?7H2O配成溶液向其中逐滴加入NaOH溶液，發現先產生白色沉淀后又逐漸溶解．查資料得知Zn（OH）2具有兩性，則Zn（OH）2溶于NaOH溶液的離子方程式為：
 
．
分析：（1）①依據流程分析判斷，試劑1是為了把亞鐵離子氧化為鐵離子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他離子不沉淀，同時加入的試劑不能引入新的雜質；
②試劑2是用來調節溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質；
③晶體重新結晶的過程是物質提純的方法是重結晶；
④洗滌晶體表面的雜質離子，同時減少皓釩晶體的損失；
（2）⑤根據ZnSO4?7H2O加熱到1000℃時所的固體的質量情況來確定成分；
⑥氫氧化鋅具有兩性，可以和強堿反應可溶于水的鹽．
解答：解：（1）①化學實驗室通常用粗鋅和稀硫酸反應制氫氣，因此在制氫廢液中含有大量的硫酸鋅．同時，由于粗鋅中還含有鐵等雜質，溶于酸后生成亞鐵離子鋅離子，依據開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe（OH）3：2.7-3.7Fe（OH）2：7.6-9.6 Zn（OH）2：5.7-8，分析判斷，直接沉淀亞鐵離子，鋅離子也會全部全部沉淀，不能實現實驗目的和要求，除去亞鐵離子需要先把亞鐵離子氧化為鐵離子，調節溶液PH使三價鐵離子全部沉淀，此時鋅離子不沉淀，來實現分離，加入的氧化劑不能引入新的雜質，氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、濃硫酸、濃硝酸中只有20%的H2O2 在氧化亞鐵離子不引入雜質，
故答案為：20%的H2O2；將制氫廢液中的Fe2+氧化成Fe3+，同時避免引入新的雜質；
②試劑2是用來調節溶液PH到3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質；Zn粉會把氧化得到的鐵離子還原，起不到除去的作用，ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3可以反應調節溶液PH到3.7，使鐵離子沉淀，同時不引入新的雜質，ZnSO4不能調節溶液PH，且引入雜質硫酸根離子，
故答案為：ZnO、Zn（OH）2、ZnCO3；調節溶液的pH至3.7～5.7使Fe3+全部轉化為Fe（OH）3沉淀，同時避免Zn2+損失和引入其它雜質；
③晶體溶解再結晶是提純晶體的方法為重結晶，故答案為：重結晶；
④洗滌晶體表面的雜質離子，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質離子；防止晶體溶解，影響產率，
故答案為：為了沖洗掉晶體表面的雜質離子；防止晶體溶解，影響產率；
（2）⑤ZnSO4?7H2O加熱到1000℃時所的固體的質量為8.1g，加熱到60°會將所有的結晶水失去，到1000℃時硫酸鋅已經分解為氧化鋅、三氧化硫，故答案為：ZnSO4?7H2O
 1000°C 
.
 
ZnO+SO3↑+7H2O↑，故答案為：ZnSO4?7H2O
 1000°C 
.
 
ZnO+SO3↑+7H2O↑；
⑥向硫酸鋅中逐滴加入NaOH溶液，發現先產生白色沉淀氫氧化鋅，然后又逐漸溶解在氫氧化鈉中，發生的化學反應為；Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O，
故答案為：Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O．
點評：本題是一道關于物質的分離和提純的綜合實驗設計題，考查學生分析和解決問題的能力，難度大．
練習冊系列答案
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活性氧化鋅常用作橡膠制品的硫化活性劑．工業上用粗氧化鋅（含少量CuO、FeO、MnO、Fe2O3等）生產活性氧化鋅，生產工藝流程如下：
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Fe（OH）2 Fe（OH）3 Cu（OH）2 Zn（OH）2 Mn（OH）2
開始沉淀的pH 7.5 2.2 5.2 6.4 8.6
沉淀完全的pH 9.0 3.2 6.7 8.0 10.1
根據上表提供的信息，回答下列問題：
（1）“廢渣1”的主要成分是
 
．
（2）完成“反應器2”中反應之一的離子方程式：
 
MnO 4-+
 
Mn2++
 
=
 
MnO2↓+
 
H+
（3）蘸取“反應器2”中的溶液點在
 
試紙上，如果觀察到試紙變藍，說明KMnO4過量．
（4）“廢渣2”分離出的MnO2可用于制取MnO，已知：
2MnO2（s）+C（s）=2MnO（s）+CO2（g）△H=-174.6kJ?mol-1
C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H=+283.0kJ?mol-1
試寫出MnO2（s）與CO（g）反應制取MnO（s）的熱化學方程式：
 
．
（5）“反應器3”中加入鋅粉的作用是
 
．
（6）“反應器4”得到的廢液中，含有的主要離子除了Na+外，還有
 
．
（7）從“反應器4”中經過濾等操作得到堿式碳酸鋅．取堿式碳酸鋅3.41g，在400～450℃下加熱至恒重，得到ZnO 2.43g和標準狀況下CO2 0.224L，堿式碳酸鋅的化學式為
 
．

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科目：高中化學 來源：2011-2012學年天津市薊縣一中高二第三次月考化學試卷（帶解析） 題型：實驗題

（8分）I、通過火法冶金煉出的銅是粗銅，含雜質金、銀、鐵、鋅等金屬和少量礦物雜質（與酸不反應）。制作電器及其他儀器產品時必須要求是純銅，為此以硫酸銅溶液為電解液，用電解的方法實現了粗銅的提純。
表：幾種物質形成沉淀時的pH

物質
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cu(OH)2
開始沉淀時的pH
7.6
2.7
5.7
4.7
完全沉淀時的pH
9.7
3.7
8.5
7.3
（1）在精煉銅時，陰極電極反應方程式為            ；金、銀以單質的形式沉積在電解槽               （填“陽極”或“陰極”）的槽底。
（2）在精煉銅的過程中，Cu2+濃度逐漸降低，c(Fe2+)、c(Zn2+)會逐漸增大，所以需定時除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同學設計了如下除雜流程：

20090520

 
①試劑a最好選用          （填寫序號），加入試劑a的目的是         。

a、氯水     b、高錳酸鉀溶液      c、硝酸    d、雙氧水
②操作①是            ，根據上表數據分析，除雜方案中能夠除去的雜質金屬陽離子是
          （填化學式）。
II、重金屬離子對河流海洋等會造成嚴重的污染。某化工廠產生的廢水（pH=2.0，密度為1g·mL-1）中含有Ag+、Pb2+等重金屬離子，其濃度約為0.01mol·L-1，排放前擬用沉淀法回收這兩種金屬，查找有關數據如下：
難溶電解質
AgI
AgOH
Ag2S
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp
8.3×10-17
5.6×10-8
6.3×10-50
7.1×10-9
1.2×10-15
3.4×10-28
（1）你認為往廢水中投入           （填字母序號）沉淀的效果最好
a、NaOH    b、Na2S    c、KI    d、Ca（OH）2
（2）如果用生石灰處理上述廢水，使溶液的pH=8.0，處理后的廢水中c(Pb2+)=         

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科目：高中化學 來源： 題型：

用粗鋅（含少量Fe等雜質）與稀硫酸反應制氫氣時，其廢液中含有大量的硫酸鋅。同學們用該廢液來制取皓礬（ZnSO4·7H2O）。 制備皓礬的實驗流程如下圖所示：

已知：氫氧化物沉淀的pH范圍見下表。

氫氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Zn(OH)2

開始沉淀pH

2．7

7．6

5．7

完全沉淀pH

3．7

9．6

8．0

請回答下列問題：

　 （1）供選擇的試劑a有：氨水、NaClO溶液、20％的H2O2、濃硫酸、濃硝酸等，應選用　　　 ，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

　 （2） 供選擇的試劑b有： Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等，應選用　　　　 ，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 。

　 （3）晶體l→晶體2，該操作的名稱是　　　　　　　 。

　 （4）在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是　　　　 。

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