Question

化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌．同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁，为了充分利用制氢废液，常用其制备皓矾（ZnSO₄?7H₂O）．某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾．制备皓矾的实验流程如图所示．

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6　Zn（OH）₂：5.7-8.0试回答下列问题：?
（1）加入的试剂①，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、浓硫酸、浓硝酸等，最好选用______，其理由是______；
（2）加入的试剂②，供选择使用的有：a、Zn粉，b、ZnO，c、Zn（OH）₂，d、ZnCO₃，e、ZnSO₄等，可选用______；
（3）从晶体1→晶体2，该过程的名称是______；
（4）在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是______．

Answer 1

解：（1）化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌．同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，溶于酸后生成亚铁离子锌离子，依据开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe（OH）₃：2.7-3.7Fe（OH）₂：7.6-9.6 Zn（OH）₂：5.7-8，分析判断，直接沉淀亚铁离子，锌离子也会全部全部沉淀，不能实现实验目的和要求，除去亚铁离子需要先把亚铁离子氧化为铁离子，调节溶液PH使三价铁离子全部沉淀，此时锌离子不沉淀，来实现分离，加入的氧化剂不能引入新的杂质，氨水、NaClO溶液、20%的H₂O₂、浓硫酸、浓硝酸中只有20%的H₂O₂ 在氧化亚铁离子不引入杂质，故答案为：20%的H₂O₂； 将制氢废液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时避免引入新的杂质；
（2）试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；
a、Zn粉会把氧化得到的铁离子还原，起不到除去的作用，故a不符合；
b、ZnO可以反应调节溶液PH到3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，故b符合；
c、Zn（OH）₂可以反应调节溶液PH到3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，故c符合；
d、ZnCO₃可以反应调节溶液PH到3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，故d符合；
e、ZnSO₄不能调节溶液PH，且引入杂质硫酸根离子，故e不符合；
故答案为：bcd；
（3）晶体溶解再结晶是提纯晶体的方法为重结晶；
故答案为：重结晶；
（4）洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是，晶体溶于水，不溶于酒精，所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率；
故答案为：为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率；
分析：（1）依据流程分析判断，试剂1是为了把亚铁离子氧化为铁离子，在PH=2.7-3．可以全部沉淀，其他离子不沉淀，同时加入的试剂不能引入新的杂质；
（2）试剂2是用来调节溶液PH到3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；
（3）晶体重新结晶的过程是物质提纯的方法是重结晶；
（4）洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；
点评：本题考查了物质提纯的实验方案设计和试剂选择，关键是除杂原则不能引入新的杂质，考查了铁、锌及其化合物性质的应用，题目难度中等．