Question

活性氧化锌（ZnO） 是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品．用粗ZnO制备活性ZnO的生产工艺流程做如图所示．
I制备活性氧化锌一种由粗ZnO（含FeO、CuO）制备活性ZnO的流程如图：
【查阅资料】
（1）粗ZnO中常含杂质FeO、CuO
（2）反应3是为了制得碱式碳酸锌、碱式碳酸锌经焙烧可制得活性ZnO
（3）已知：几种物质沉淀时的pH如表：

物质	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Zn（OH）2	Cu（OH）2
开始沉淀时pH	6.34	1.48	6.2	5.2
完全沉淀时pH	9.7	3.2	8.0	6.4
Fe（OH）2是一种絮状沉淀，不易除去，处理时常将其转化为Fe（OH）3而除去．

【问题讨论】
（1）溶解前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是

 

．
（2）写出ZnO与加稀硫酸反应的化学方程式

 

（3）反应1的目的将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，并完全沉淀Fe（OH）₃，为了暂不形成Cu（OH）₂、Zn （OH）₂，该步骤需控制溶液pH的范围是

 

，操作A的名称是

 

．
（4）反应2中加入锌发生的反应属于

 

反应（填化学反应的基本类型）．
II测定碱式碳酸锌的化学式
碱式碳酸锌的化学式是xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O，用下列装置测定碱式碳酸锌的化学组成．（假设每步反应、吸收均完全）
提示：碱式碳酸锌xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O受热分解为ZnO、H₂O、CO₂ 三种产物，其中
ZnCO₃

△   .

ZnO+CO₂↑   Zn（OH）₂

△   .

ZnO+H₂O
【实验步骤】

①按图连接好装置，并检查装置的

 

；
②在热分解装置中装入68.2g样品，打开活塞

 

，关闭

 

，缓缓鼓入空气数分钟；
③称量装置C、D的质量；
④关闭活塞K₁，K₂，打开K₃，打启动热分解装置，使样品充分热解；
⑤停止加热，继续通空气至装置冷却到室温； ⑥再次分别称量装置C、D的质量．
【记录数据】该小组同学按上述实验步骤进行实验，并记录了如表数据：

	装置C的质量（/g）	装置D的质量（/g）
实验前	198.4	235.7
实验后	209.2	244.5

【实验分析及数据处理】
（1）A处干燥管盛放的药品是碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），其作用是

 

．
（2）第⑤步继续通空气的目的是

 

．
（3）E处碱石灰的作用是

 

，若没有此装置，测得二氧化碳的质量

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（4）根据上述数据，计算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最简比=

 

该碱式碳酸锌受热分解的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,过滤的原理、方法及其应用,气体的净化（除杂）,酸的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：物质的制备

分析：【问题讨论】
（1）将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；
（2）根据氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水及质量守恒定律解答；
（3）根据氢氧化铁沉淀时的pH、Zn（OH）₂和Cu（OH）₂沉淀时的pH、过滤基本操作分析解答；
（4）根据置换反应的定义分析；
【实验步骤】①根据实验前先检查装置气密性解答；②先在干燥的空气流中加热分解碱式碳酸锌
【实验分析及数据处理】
（1）根据碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物）既能吸水，氢氧化钠能和二氧化碳反应分析；
（2）根据这样做能使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收分析解答；
（3）根据E能吸收空气中的水和二氧化碳解答；
（4）根据C吸收的是水，D吸收的是二氧化碳，碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=1.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，计算各物质的物质的量，利用元素守恒计算碱式碳酸锌中x、y、z，据此书写碱式碳酸锌化学式．

解答：【问题讨论】
（1）要将洗净的石英砂研磨成粉末是增大接触面积，加快反应速率，提高生产效率；故答案：使氧化锌粗品充分反应．（只答提高反应速度不给分）
（2）氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，反应的化学方程式为ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O，故答案：ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O；
（3）氢氧化铁沉淀时的pH是1.48～3.2，Zn（OH）₂沉淀时的pH为6.2～8.0；和Cu（OH）₂沉淀时的pH为5.2～6.4；过滤就能得到氢氧化铁沉淀，故答案：分别为3.2～5.2；过滤；
（4）反应2是锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌，是一种单质和一中化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属置换反应，故答案：置换；
II测定碱式碳酸锌的化学式
①实验前要检查装置气密性，故答案：气密性
②打开活塞K₁、K₂，关闭  K₃  
【实验分析及数据处理】
（1）碱石灰的作用除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气，故答案：除去鼓入空气中的二氧化碳和水蒸气；
（2）继续通空气的目的是使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收，故答案：使反应生成的二氧化碳和水蒸气被完全吸收；
（3）E处碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，那么装置D吸收了一部分空气中的二氧化碳，增重大于实际分解得到的二氧化碳，使实验结果偏大；故答案：防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D；偏大；
（4）碱式碳酸锌样品22.6g，反应前C装置的质量为198.4g，反应后质量为209.2g，故生成水的质量为209.2g-198.4g=10.8g；反应前D装置的质量为235.7g，反应后质量为244.5g，生成二氧化碳的质量为8.8g，故氧化锌的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，故
xZn CO₃?yZn（OH）₂?zH₂O

△   .

（x+y）ZnO+（y+z）H₂O+xCO₂
                         81（x+y）  18（y+z）  44x  
                          12g      10.8g       8.8g
  则x：y：z的最简比=1：2：1；反应的化学方程式方程式为ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O=3ZnO+CO₂↑+2H₂O．

点评：考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力．