Question

活性氧化锌是一种多功能性的新型无机材料．某小组以粗氧化锌（含铁、铜的氧化物）为原料模拟工业生产活性氧化锌，步骤如下：

已知各相关氢氧化物沉淀pH范围如下表所示：

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀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）步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸（密度为1.84g/mL）配制，所需的仪器除玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要_____（选填编号）

A．天平       B．滴定管          C．容量瓶       D．胶头滴管

（2）步骤II中加入H₂O₂溶液的作用是_________________________（用离子方程式表示）；

（3）用ZnO调节pH，以除去含铁杂质，调节pH的适宜范围是_______________________。

（4）步骤III中加入Zn粉的作用是：①__________________；②进一步调节溶液pH。

（5）碱式碳酸锌[Zn₂(OH)₂ CO₃]煅烧的化学方程式为________________________________。

（6）用如下方法测定所得活性氧化锌的纯度（假设杂质不参与反应）：

① 取1.000g活性氧化锌，用15.00mL 1.000mol·L^-1 硫酸溶液完全溶解，滴入几滴甲基橙。② 用浓度为0.5000mol·L^-1 的标准氢氧化钠溶液滴定剩余硫酸，到达终点时消耗氢氧化钠溶液12.00mL。判断滴定终点的方法是________；所得活性氧化锌的纯度为________（相对原子质量 O-16  Zn-65 ）。

Answer

D2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4.1～4.7除去溶液中的Cu2+Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O当溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色即为滴定终点97.2%

【解析】

粗氧化锌(含铁、铜的氧化物)加入稀硫酸溶解过滤得到溶液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌，加入高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，加入氧化锌调节溶液PH沉淀铁离子和铜离子，加入锌还原铜离子为铜单质，过滤得到硫酸锌，碳化加入碳酸氢铵沉淀锌离子生成碱式碳酸锌，加热分解生成活性氧化锌；(5)碱式碳酸锌的化学式为Zn2(OH)2CO3，分解生成氧化锌、二氧化碳和水，结合原子守恒配平书写得到反应的化学方程式；(6)依据滴定所需氢氧化钠溶液物质的量计算剩余硫酸物质的量，计算得到与氧化锌反应的硫酸物质的量计算得到氧化锌物质的量，计算纯度。

(1)步骤I中所需25%稀硫酸可用98%浓硫酸(密度为1.84g/mL)配制，是粗略配制在烧杯内稀释配制，所需的仪器除玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要仪器有胶头滴管等，故答案为：D；

(2)步骤II中加入H2O2溶液是将亚铁离子氧化，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)依据沉淀pH范围调节溶液pH使铁离子和铜离子沉淀，调节溶液pH为4.1～4.7，故答案为：4.1～4.7；

(4)步骤III中加入Zn粉的作用是通过置换反应除去铜离子，并且进一步调节溶液pH除净铜离子；故答案为：除去溶液中的Cu2+；

(5)碱式碳酸锌的化学式为Zn2(OH)2CO3，分解生成氧化锌、二氧化碳和水，结合原子守恒配平书写得到反应的化学方程式为：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O，故答案为：Zn2(OH)2CO32ZnO+CO2↑+H2O；

(6)依据滴定原理可知，当溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色即为滴定终点，根据所需氢氧化钠溶液物质的量计算剩余硫酸物质的量，计算得到与氧化锌反应的硫酸物质的量，从而计算得到氧化锌物质的量，与氧化锌反应的氢离子物质的量=0.0150L×1.000mol/L×2-0.500mol/L×0.0120L=0.024mol，由ZnO+2H+=Zn2++H2O，则活性氧化锌的纯度=×100%=97.2%，故答案为：当溶液由橙色变为黄色且半分钟内不变色即为滴定终点，97.2%。