Question

锌烂板液是制作印刷锌板时用稀HNO₃腐蚀锌板后得到的废液，主要含Zn(NO₃)₂和自来水带进的Cl^－、Fe^3＋等杂质离子。某兴趣小组在实验室中由锌烂板液制取ZnSO₄·7H₂O的步骤如下：

①在锌烂板液中逐渐加入6 mol/L氢氧化钠溶液，用pH试纸检验，直至pH＝8；

②过滤后得到粗Zn(OH)₂沉淀，用蒸馏水多次洗涤沉淀；

③用2 mol/L硫酸慢慢将洗净的粗Zn(OH)₂沉淀溶解，保持一定pH，加热煮沸，趁热过滤，滤液即为ZnSO₄溶液；

④在滤液中注入2 mol/L的硫酸，调节pH为2左右，后经相关操作得到ZnSO₄·7H₂O晶体。

已知：常温下，Fe^3＋在pH＝1.9开始沉淀，pH＝3.2沉淀完全；Zn^2＋在pH＝6.4开始沉淀，pH＝8.0沉淀完全；Zn(OH)₂的化学性质与Al(OH)₃相似。

(1)在以上所有步骤中都需要用到的仪器是烧杯、___________。

(2)步骤②的目的是除去________________等杂质离子，检验沉淀是否已洗净的具体操作是________________。

(3)步骤①保持pH＝8的目的是________________，步骤④保持pH ＝2的目的是________________。

(4)步骤③为了除去Fe^3＋，故保持的pH范围为_____________，加热煮沸的目的是________________。

(5)步骤④中得到ZnSO₄·7H₂O晶体的操作步骤为____________、________________、过滤、洗涤、干燥。

Answer 1

解析：本题考查了硫酸锌晶体的制备，意在考查考生的实验操作能力和分析能力。(1)实验过程中，各步骤都需要用到烧杯和玻璃棒。(2)步骤②的目的是除去Cl^－、NO、Na^＋等杂质离子，以提高纯度；检验沉淀是否已洗净，可检验滤液中是否含有Cl^－，方法是取最后一次洗涤滤液少量于试管中，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，说明沉淀已洗涤干净。(3)根据题给信息，Zn^2＋在pH＝6.4开始沉淀，在pH＝8.0沉淀完全，故步骤①保持pH＝8，既保证Zn^2＋完全沉淀，又避免Zn(OH)₂溶解。步骤④保持pH＝2的目的是避免Zn^2＋水解。(4)根据题给信息，Fe^3＋在pH＝1.9开始沉淀，在pH＝3.2沉淀完全，而又不能让Zn^2＋沉淀出来，故步骤③保持的pH范围为3.2～6.4；加热可以促使Fe^3＋充分水解。(5)步骤④中得到ZnSO₄·7H₂O晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥。

答案：(1)玻璃棒(1分)

(2)Cl^－、NO、Na^＋(2分)　取最后一次洗涤滤液少量于试管中，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，说明沉淀已洗涤干净(2分)

(3)既保证Zn^2＋完全沉淀，又避免Zn(OH)₂溶解(1分)　避免Zn^2＋水解(1分)

(4)3.2～6.4(2分)　促使Fe^3＋充分水解(1分)

(5)蒸发浓缩(1分)　冷却结晶(1分)