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17.化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制取氢气,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,使得溶液中还混有一定量的硫酸亚铁.工业上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废液为原料来制取皓矾.其实验流程如图所示:

已知:开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围如下:Fe(OH)3:2.7~3.7  Fe(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,最好选用20%的H2O2,其理由是将制氢废液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时避免引入新的杂质;
(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,可选用bcd;
(3)从晶体1→晶体2,该过程的名称是重结晶;
(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 由题意可知溶液A含有亚铁离子、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,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,应先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,加入的氧化剂不能引入新的杂质,通常用20%的H2O2 然后加入ZnO[ZnCO3或Zn(OH)2)]以调节溶液的pH至3.7-5.7,使得Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,同时避免引入新的杂质,过滤后将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到ZnSO4•7H2O,洗涤晶体时,为避免晶体溶解,可用酒精进行洗涤,以此解答该题.

解答 解:由题意可知溶液A含有亚铁离子、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,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,应先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,加入的氧化剂不能引入新的杂质,通常用20%的H2O2 然后加入ZnO[ZnCO3或Zn(OH)2)]以调节溶液的pH至3.7-5.7,使得Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,同时避免引入新的杂质,过滤后将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶可得到ZnSO4•7H2O,洗涤晶体时,为避免晶体溶解,可用酒精进行洗涤,
(1)由以上分析可知试剂①应为过氧化氢,可将制氢废液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时避免引入新的杂质,
故答案为:20%的H2O2;将制氢废液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时避免引入新的杂质;
(2)试剂②是用来调节溶液PH到至3.7-5.7,目的让铁离子全部沉淀,除杂实验不能引入新的杂质;Zn粉会把氧化得到的铁离子还原,起不到除去的作用,ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3可以反应调节溶液PH到至3.7-5.7,使铁离子沉淀,同时不引入新的杂质,ZnSO4不能调节溶液PH,且引入杂质硫酸根离子,
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)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.

点评 本题综合考查物质的制备、分离、提纯等知识,侧重于学生的分析能力、实验能力的考查,为高考常见题型,注意把握实验的操作原理和步骤,把握相关物质的性质,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:推断题

2.海洋是一个丰富的资宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用.
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为t,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩.所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池.
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等(写一点即可).
(2)电渗析法是近年发展起的一种较好的海水淡化技术,其原理如图1所示.其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列.请回答下面的问题:

①海水不能直接通人到阴极室中,理由是海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜.
②A口排出的是淡水(填“淡水”或“浓水”)
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如图2
①若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2
②通过①氯化已获得含Br2的溶液.为何还需经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液?
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热.控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.刺囊酸具有滋肝补血、凉血止血功能,结构式如图所示.下列关于刺囊酸的说法不正确的是(  )
A.和氧所催化氧化后产物中含有醛基B.能和NaHCO3溶液反应生成CO2
C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.能发生取代、氧化、加成等反应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.如图实验现象预测正确的是(  )
A.实验Ⅰ:振荡后静置,上层溶液颜色保持不变
B.实验Ⅱ:酸性KMnO4溶液中出现气泡,且颜色逐渐褪去
C.实验Ⅲ:微热稀HNO3片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内始终保持无色
D.实验Ⅳ:向沸水中滴加FeCl3溶液,继续煮沸溶液至红褐色,就可以制备FeCl3胶体

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列说法中正确的是(  )
A.碳原子数≤10 的烷烃,其一氯代物没有同分异构体的烷烃共有3种
B.烯烃、炔烃、芳香烃都能与溴水反应而使其褪色
C.等质量的CH≡CH和C6H6完全燃烧时消耗等物质的量的氧气
D.分子式为C6H12与C3H6的两种烃一定互为同系物

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.锰的用途非常广泛,以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:

已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:
物质Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiS
Ksp2.1×10-133.0×10-165.0×10-161.0×10-115.0×10-221.0×10-22
(1)步骤Ⅰ中,为加快溶浸速率,可采取的措施是:升高温度、适当增大硫酸浓度、减小矿粉颗粒直径.(至少答两条)
(2)步骤Ⅱ中,须加氨水调节溶液的pH为5.0~6.0,则滤渣1的主要成分为Fe(OH)3(填化学式).已知MnO2的作用为氧化剂,则得到该成分所涉及的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2OFe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
(3)步骤Ⅲ中,所加(NH42S的浓度不宜过大的原因是若(NH42S的浓度过大,产生MnS沉淀,造成产品损失.
(4)滤液2中,c(Co2+):c(Ni2+)=5:1.
(5)将质量为a㎏的碳酸锰矿经上述流程处理后得到单质Mn b kg.若每一步都进行完全,滤渣1为纯净物,质量为c kg,则原碳酸锰矿中MnCO3的质量分数为$\frac{(b-\frac{c}{107}×\frac{1}{2}×55)×\frac{115}{55}}{a}$×100%.(用含a、b、c的式子表达,无需化简)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

6.SnSO4是一种重要的硫酸盐,在工业生产中有着广泛的应用.其制备路线如下:

已知:在酸性条件下,溶液中的Sn2+可被空气中的氧气氧化成Sn4+; SnCl2能水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)Cl].
(1)写出物质A的名称:硫酸.
(2)SnCl2用盐酸而不用水溶解的原因是2Sn2++O2+4H+═2Sn4++2H2O(用化学方程式表示).
(3)锡粉的作用是除去酸溶时产生的少量Sn4+,请写出产生Sn4+的离子方程式:2Sn2++O2+4H+═2Sn4++2H2O.
(4)反应Ⅰ生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:SnCl2+2NH4HCO3═SnO↓+2CO2↑+2NH4Cl+H2O;该反应的温度需要控制在75℃左右的原因是温度较低时反应速率小,温度较高时碳酸氢铵会分解.
(5)实验室中“漂洗”沉淀的实验操作方法是(沿玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀,(静置)待水全部流出后,重复操作2~3次;如何鉴别是否漂洗干净取最后一次漂洗液1-2mL于试管中,滴加硝酸酸化的AgNO3,若产生白色沉淀则说明没有漂洗干净,反之漂洗干净.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

7.《化学与生活》化学与社会经济建设、生态文明建设、人类健康保障等密切相关.
(1)材料是经济和生态文明建设的重要物质基础.
①生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需用到的共同原料是石灰石.
②橡胶是制造轮胎的重要原料,橡胶属于C(填字母).
A.金属材料        B.无机非金属材料     C.有机高分子材料
③钢铁制品在潮湿的空气中能发生电化学腐蚀.发生该腐蚀时的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
(2)防治环境污染,改善生态环境已成为全球共识.
①2013年,全国多个省市出现严重的雾霾天气.导致雾霾形成的主要污染物是C (填字母);
A.O2             B.CO2               C.PM2.5
②采用焚烧处理垃圾进行发电已在江苏投入使用.下列是生活中的常见垃圾.在焚烧处理前,除废电池外,还有B、C(填字母)应剔除并回收,随意丢弃电池造成的主要危害是重金属污染.
A.废电池          B.易拉罐             C.玻璃瓶
③漂白粉可用于生活用水的杀菌消毒,工业上利用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学反应方程式是2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O.
(3)保证食品安全、保持营养均衡,是保障人体健康的基础.
①维生素C能促进人体生长发育.下列富含维生素C的是B(填字母).
A.牛肉           B.西红柿               C.鸡蛋
②缺乏某种微量元素将导致甲状腺肿大,且造成智力损害,该微量元素是A(填字母)
A.碘             B.铁                 C.钙
③人体内蛋白质在蛋白酶作用下,水解为氨基酸,在鸡蛋清溶液中加入饱和硫酸铵溶液有沉淀析出的过程称为盐析.
④使用青霉素可能会产生过敏,在用药前患者一定要进行皮试.

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同步练习册答案