Question

活性氧化鋅(ZnO) 是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品。用粗ZnO制備活性ZnO的生產(chǎn)工藝流程做如下圖所示。
I制備活性氧化鋅
一種由粗ZnO（含F(xiàn)eO、CuO）制備活性ZnO的流程如下：

【查閱資料】
1、粗ZnO中常含雜質(zhì)FeO、CuO       
2、反應(yīng)3是為了制得堿式碳酸鋅、堿式碳酸鋅經(jīng)焙燒可制得活性ZnO
3、已知：幾種物質(zhì)沉淀時(shí)的pH如下表：

物質(zhì)	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Zn（OH）2	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀時(shí)pH	6.34	1.48	6.2	5.2
完全沉淀時(shí)pH	9.7	3.2	8.0	6.4
Fe（OH）2是一種絮狀沉淀，不易除去，處理時(shí)常將其轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3而除去。

 
【問(wèn)題討論】
（1）溶解前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒，目的是___________  __________    _ 。
（2）寫(xiě)出ZnO與加稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式                                  。                  
（3）反應(yīng)1的目的將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并完全沉淀Fe(OH)₃ ，為了暫不形成Cu（OH）₂、Zn（OH）₂   ，該步驟需控制溶液pH的范圍是                        ，操作A的名稱是                     。
（4）反應(yīng)2中加入鋅發(fā)生的反應(yīng)屬于             反應(yīng)（填化學(xué)反應(yīng)的基本類型）。
Ⅱ測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式
堿式碳酸鋅的化學(xué)式是xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O，用下列裝置測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)組成。（假設(shè)每步反應(yīng)、吸收均完全）
提示：堿式碳酸鋅xZnCO₃?yZn(OH)₂?zH₂O受熱分解為ZnO、H₂O、CO₂三種產(chǎn)物，其中
ZnCO₃ ZnO+CO₂↑   Zn(OH)₂ ZnO+H₂O
【實(shí)驗(yàn)步驟】

①按圖連接好裝置，并檢查裝置的                   ； 
②在熱分解裝置中裝入68.2g樣品，打開(kāi)活塞         ，關(guān)閉        ，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘；
③稱量裝置C、D的質(zhì)量；
④關(guān)閉活塞K₁，K₂，打開(kāi)K₃，啟動(dòng)熱分解裝置，使樣品充分熱解；
⑤停止加熱，繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫； ⑥再次分別稱量裝置C、D的質(zhì)量．
【記錄數(shù)據(jù)】該小組同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄了如下數(shù)據(jù)：

	裝置C的質(zhì)量（/g）	裝置D的質(zhì)量（/g）
實(shí)驗(yàn)前	198.4	235.7
實(shí)驗(yàn)后	209.2	244.5

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是                                                。
（2）第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是                                           。
（3）E處堿石灰的作用是                           ，若沒(méi)有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量            （填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）。
（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=             
該堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為                                    。

Answer 1

【問(wèn)題討論】（1）使氧化鋅粗品充分反應(yīng) （2）ZnO+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂O                  
（3）3.2~5.2  過(guò)濾     （4）置換
Ⅱ測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式 ①氣密性    ②打開(kāi)活塞K1、K2 ，關(guān)閉  K3   
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】（1）除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣
（2）使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收
（3）防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D    偏大
（4）  1：2：1      ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O="3ZnO" + CO₂↑+2H₂O

試題分析：【問(wèn)題討論】（1） 溶解前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒，目的是：增大反應(yīng)物的接觸面積，使氧化鋅粗品充分反應(yīng)
（2） ZnO與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：ZnO+H₂SO₄==ZnSO₄+H₂O
（3）根據(jù)資料3中，幾種物質(zhì)沉淀的PH，反應(yīng)1的目的將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并完全沉淀Fe(OH)₃ ，為了暫不形成Cu（OH）₂、Zn（OH）₂   ，該步驟需控制溶液pH的范圍是3.2~5.2，操作A是將不溶性固體與液體分離開(kāi)來(lái)，故名稱是過(guò)濾
（4）反應(yīng)2是加入鋅將銅置換出來(lái)，屬于置換反應(yīng)
Ⅱ測(cè)定堿式碳酸鋅的化學(xué)式①按圖連接好裝置，對(duì)反應(yīng)過(guò)程中有氣體生產(chǎn)的反應(yīng)，為了保證氣體不泄露，故要檢查裝置的氣密性，②打開(kāi)活塞K1、K2，關(guān)閉 K3，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】（1）A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣，以免影響產(chǎn)生的二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量
（2）第⑤步繼續(xù)通空氣的目的是將殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳和水蒸氣全部排入到質(zhì)量C、的中，使反應(yīng)生成的二氧化碳和水蒸氣被完全吸收
（3）E處堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置D，若沒(méi)有此裝置，則空氣中的二氧化碳會(huì)進(jìn)入到裝置D中，使測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏大
（4）裝置C的作用是吸收生成的水，實(shí)驗(yàn)前后質(zhì)量的質(zhì)量差=209.2g-198.4g=10.8g,即反應(yīng)生成水的質(zhì)量，裝置D的作用是吸收生成的二氧化碳，實(shí)驗(yàn)前后質(zhì)量的質(zhì)量差=244.5g-235.7g=8.8g，即反應(yīng)后生成二氧化碳的質(zhì)量，自然可以得出熱分解裝置中剩余的物質(zhì)質(zhì)量=68.2g-8.8g-10.8g=48.6g，即生成的ZnO質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)ZnCO₃^△ZnO+CO₂↑中ZnCO₃、ZnO、CO₂微粒個(gè)數(shù)關(guān)系，可得出x=0.2，ZnO的質(zhì)量=0.2×81=16.2g，則Zn(OH)₂^△ZnO+H₂O這個(gè)反應(yīng)得到的ZnO質(zhì)量="48.6g-16.2g=32.4" g，根據(jù)反應(yīng)中Zn(OH)₂、ZnO、H₂O微粒個(gè)數(shù)關(guān)系，可得出y=0.4，H₂O的質(zhì)量=0.4×18=7.2g，故原來(lái)水的質(zhì)量=10.8g-7.2g=3.6g，即微粒個(gè)數(shù)=0.2，故xZnCO₃?yZn（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=0.2:0.4:0.2=1:2:1，根據(jù)上面求算出來(lái)的x、y、z的值，堿式碳酸鋅受熱分解的化學(xué)方程式為：ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O^△3ZnO + CO₂↑+2H₂O