Question

3．湿化学法（NPP一法）制备纳米级活性氧化锌，可以用氧化锌粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO杂质）为原料，采用酸浸出锌，经过多次净化除去原料中的杂质，然后沉淀获得碱式碳酸锌，最后焙烧获得活性氧化锌，其化学工艺流程如下：

已知溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺以氢氧化物的形式沉淀时的pH如表格：

离子	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe2+	6.4	8.4
Fe3+	2.7	3.2
Cu2+	5.2	6.7
Zn2+	6.8	9.0

（1）通过焰色反应可以检验产品中是否含有Na⁺，该实验的具体操作是将铂丝蘸盐酸在无色火焰上灼烧到无色，再蘸取少量产品在无色火焰上灼烧，观察火焰颜色，若呈黄色，则证明有Na⁺，反之，则证明没有Na⁺．
（2）上述流程图中用的Na₂CO₃溶液中阴离子的浓度由大到小的顺序为c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．
（3）滤渣1是Fe（OH）₃（填化学式）．加入H₂O₂发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）“沉淀”得到ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑．
（5）纳米活性氧化锌可用作氯乙烯聚合制取聚氯乙烯的催化剂，写出该反应的化学方程式：nCH₂=CHCl$\stackrel{纳米活性氧化锌}{→}$．

Answer 1

分析 制备活性氧化锌流程为：氧化锌粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO杂质）中加入稀硫酸，氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应，溶液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子，向溶液中加入双氧水将亚铁离子氧化得铁离子，调节PH值使铁离子生成氢氧化铁；过滤，滤渣1为氢氧化铁，滤液1中含有锌离子、铜离子，加入过量锌粉，铜离子被置换成铜单质，通过过滤得到的滤液2中含有锌离子，滤渣2中含有铜单质和过量的锌粉；向滤液2中加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，经过煅烧得到ZnO，据此答题．

解答 解：制备活性氧化锌流程为：氧化锌粗品（含有FeO、Fe₂O₃、CuO杂质）中加入稀硫酸，氧化锌、铁的氧化物、氧化铜与稀硫酸反应，溶液中含有铁离子、亚铁离子、锌离子、铜离子，向溶液中加入双氧水将亚铁离子氧化得铁离子，调节PH值使铁离子生成氢氧化铁；过滤，滤渣1为氢氧化铁，滤液1中含有锌离子、铜离子，加入过量锌粉，铜离子被置换成铜单质，通过过滤得到的滤液2中含有锌离子，滤渣2中含有铜单质和过量的锌粉；向滤液2中加入适量碳酸钠溶液得到沉淀ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O，经过煅烧得到ZnO，
（1）检验产品中是否含有Na⁺可以通过焰色反应进行，具体操作是将铂丝蘸盐酸在无色火焰上灼烧到无色，再蘸取少量产品在无色火焰上灼烧，观察火焰颜色，若呈黄色，则证明有Na⁺，反之，则证明没有Na⁺，
故答案为：焰色反应；将铂丝蘸盐酸在无色火焰上灼烧到无色，再蘸取少量产品在无色火焰上灼烧，观察火焰颜色，若呈黄色，则证明有Na⁺，反之，则证明没有Na⁺；
（2）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解呈碱性，在溶液中存在CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，因CO₃^2-水解水解显碱性，且第一步水解大于第一步电离，则离子浓度关系为：c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c （HCO₃^-），
故答案为：c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c （HCO₃^-）；
（3）根据上面的分析可知，滤渣1为氢氧化铁，化学式是Fe（OH）₃，双氧水具有强氧化性，在酸性条件下，双氧水将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为H₂O，反应离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H ⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
故答案为：Fe（OH）₃；2Fe²⁺+H₂O₂+2H ⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）“煅烧”反应生成ZnO、二氧化碳和水，反应为ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑，
故答案为：ZnCO₃•2Zn（OH）₂•H₂O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO₂↑+3H₂O↑；
（5）氯乙烯在纳米活性氧化锌作用下发生加聚反应可生成聚氯乙烯，方程式为：nCH₂=CHCl$\stackrel{纳米活性氧化锌}{→}$，
故答案为：nCH₂=CHCl$\stackrel{纳米活性氧化锌}{→}$．

点评 本题考查了物质制备方案的设计、物质分离与提纯方法的综合应用，题目难度较大，明确制备流程为解答关键，注意掌握常见物质分离与提纯的操作方法，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．