活性氧化鋅(ZnO) 是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品,近幾年有關(guān)該物質(zhì)的制備成為化工行業(yè)研究的熱點(diǎn).某?;瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)參觀了某廠用粗ZnO制備活性ZnO的生產(chǎn)流程,做如下探究.
Ⅰ、制備活性氧化鋅
一種由粗ZnO(含F(xiàn)eO、CuO)制備活性ZnO的流程如圖1:
【查閱資料】①、粗ZnO中常含雜質(zhì)FeO、CuO
②、反應(yīng)3是為了制得堿式碳酸鋅、堿式碳酸鋅經(jīng)焙燒可制得活性ZnO
③、已知:幾種物質(zhì)沉淀時(shí)的pH如下表:
物質(zhì) | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Zn(OH)2 | Cu(OH)2 |
開始沉淀時(shí)pH | 6.34 | 1.48 | 6.2 | 5.2 |
完全沉淀時(shí)pH | 9.7 | 3.2 | 8.0 | 6.4 |
Fe(OH)2是一種絮狀沉淀,不易除去,處理時(shí)常將其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去. |
(1)溶解前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒,目的是
增大反應(yīng)物的接觸面積或加快溶解速率
增大反應(yīng)物的接觸面積或加快溶解速率
.(2)寫出在粗ZnO樣品中加硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
ZnO+H2SO4═ZnSO4+H2O
ZnO+H2SO4═ZnSO4+H2O
(選寫一個(gè)).(3)反應(yīng)1的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,并完全沉淀Fe(OH)3,為了暫不形成Cu(OH)2、Zn (OH)2,該步驟需控制溶液pH的范圍是
3.2~5.2
3.2~5.2
.(4)操作A的名稱是
過(guò)濾
過(guò)濾
,該過(guò)程中使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒
玻璃棒
、漏斗
漏斗
.(5)反應(yīng)2中加入鋅發(fā)生的反應(yīng)屬于
置換
置換
反應(yīng)(填化學(xué)反應(yīng)的基本類型).(6)B溶液的溶質(zhì)是(NH4)2SO4,檢驗(yàn)其中是否含NH4+ 的方法為
可加入NaOH濃溶液加熱,觀察現(xiàn)象,如有刺激性氣味的氣體生成,則說(shuō)明含有NH4+
可加入NaOH濃溶液加熱,觀察現(xiàn)象,如有刺激性氣味的氣體生成,則說(shuō)明含有NH4+
.Ⅱ、測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
該興趣小組的同學(xué)欲寫出上述流程中堿式碳酸鋅焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式,但不知道堿式碳酸鋅的化學(xué)式(xZnCO3?yZn(OH)2?zH2O),于是從該廠帶回部分焙燒前的堿式碳酸鋅樣品在老師的指導(dǎo)下完成下列實(shí)驗(yàn).
用下列裝置測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)組成,計(jì)算xZnCO3?yZn(OH)2?zH2O中x:y:z的最簡(jiǎn)比.(假設(shè)每步反應(yīng)、吸收均完全)
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①按圖2連接好裝置,并檢查裝置的
氣密性
氣密性
檢查裝置的氣密性;②在熱分解裝置中裝入68.2g樣品,打開活塞
打開K1K2,
打開K1K2,
,關(guān)閉K3
K3
,緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘; ③稱量裝置C、D的質(zhì)量;④關(guān)閉活塞K1,K2,打開K3,打啟動(dòng)熱分解裝置,使樣品充分熱解;⑤停止加熱,繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫; ⑥再次分別稱量裝置C、D的質(zhì)量.[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]該小組同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并記錄了如下數(shù)據(jù):
裝置C的質(zhì)量(/g) | 裝置D的質(zhì)量(/g) | |
實(shí)驗(yàn)前 | 198.4 | 235.7 |
實(shí)驗(yàn)后 | 209.2 | 244.5 |
(1)A處干燥管盛放的藥品是堿石灰(CaO與NaOH的固體混合物),其作用是
吸收空氣中的水和二氧化碳
吸收空氣中的水和二氧化碳
.(2)第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是
把產(chǎn)生的氣體全部推入C、D中使之被完全吸收
把產(chǎn)生的氣體全部推入C、D中使之被完全吸收
.(3)老師在審閱方案后指出應(yīng)該在E處再增加一套裝置,你認(rèn)為所加儀器名稱是
干燥管,
干燥管,
,儀器中藥品是堿石灰
堿石灰
,其作用是防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D中
防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D中
,若沒(méi)有此裝置,測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏大
偏大
(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”).(4)根據(jù)上述數(shù)據(jù),計(jì)算xZnCO3?yZn(OH)2?zH2O中x:y:z的最簡(jiǎn)比=
1:2:1
1:2:1
,并寫出計(jì)算過(guò)程.
提示:①xZnCO3?yZn(OH)2?zH2O受熱分解為ZnO、H2O、CO2 三種產(chǎn)物,其中
ZnCO3
△
Zn(OH)2
△
②可能用到的相對(duì)分子量:ZnCO3125 Zn(OH)2 99 ZnO 81 H2O 18 CO244
該堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為
ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O 3ZnO+3H2O+CO2↑
△
ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O 3ZnO+3H2O+CO2↑
. △
【考點(diǎn)】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;反應(yīng)類型的判定;書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算;常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法;酸的化學(xué)性質(zhì);鹽的化學(xué)性質(zhì).
【答案】增大反應(yīng)物的接觸面積或加快溶解速率;ZnO+H2SO4═ZnSO4+H2O;3.2~5.2;過(guò)濾;玻璃棒;漏斗;置換;可加入NaOH濃溶液加熱,觀察現(xiàn)象,如有刺激性氣味的氣體生成,則說(shuō)明含有NH4+;氣密性;打開K1K2,;K3;吸收空氣中的水和二氧化碳;把產(chǎn)生的氣體全部推入C、D中使之被完全吸收;干燥管,;堿石灰;防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D中;偏大;1:2:1;ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O 3ZnO+3H2O+CO2↑
△
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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