Question

【題目】四水合磷酸鋅[Zn3(PO4)2·4H2O，摩爾質量為457 g·mol－1，難溶于水] 是一種性能優良的綠色環保防銹顏料。實驗室以鋅灰（含ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等）為原料制備Zn3(PO4)2·4H2O的流程如下，回答下列問題：

已知：6NH4HCO3 + 3ZnSO4 ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓ + 3(NH4)2SO4 + 5CO2↑

ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O + 2H3PO4 Zn3(PO4)2·4H2O + 2H2O + CO2↑

（1）濾渣Ⅰ的主要成分為________；步驟Ⅰ中，需先將溶液的pH調至5.1，此時應選擇的最佳試劑是________；

a．氨水 b．氫氧化鈉 c．氧化鋅 d．氫氧化鋇

滴加KMnO4溶液后有MnO2生成，該反應的離子方程式為________；試劑a為________；步驟Ⅳ反應結束后，得到Zn3(PO4)2·4H2O的操作包括________和干燥。

（2）稱取45.7 mg Zn3(PO4)2·4H2O進行熱重分析，化合物質量隨溫度的變化關系如圖所示，為獲得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合產品，烘干時的溫度范圍為________。

a．90～145℃ b．145～195℃ c．195～273℃ d．＞273℃

（3）為測定產品中Zn3(PO4)2·4H2O的含量，進行如下實驗，已知滴定過程中Zn2+與H2Y2按1:1反應。

步驟Ⅰ：準確稱取0.4570 g產品于燒杯中，加入適量鹽酸使其溶解，將溶液轉移至100 mL容量瓶，定容。

步驟Ⅱ：移取20.00 mL上述溶液于錐形瓶中，加入指示劑，在pH = 5～6的緩沖溶液中用0.02000mol·L－1 Na2H2Y標準溶液滴定至終點，測得Na2H2Y標準溶液的用量為27.60 mL。

步驟Ⅱ中移取溶液時所使用的玻璃儀器為________；產品中Zn3(PO4)2·4H2O的質量分數為_______。下列操作中，導致產品中Zn3(PO4)2·4H2O含量測定值偏低的是________。

a．步驟I中定容時俯視刻度線

b．步驟I中轉移溶液時未洗滌燒杯

c．步驟II中滴定管未用Na2H2Y標準溶液潤洗

d．步驟II中滴定前滴定管內無氣泡，滴定結束后有氣泡

Answer 1

【答案】SiO2、PbSO4 c MnO+ 3Fe2+ + 7H2O＝MnO2↓ + 3Fe(OH)3↓ + 5H+ Zn 過濾、洗滌 b 移液管（或酸式滴定管） 92% bd

【解析】

酸浸時SiO2不參與反應，PbO與稀硫酸反應生成難溶物質PbSO4；調節pH時應注意不能帶入新的雜質；KMnO4與溶液中亞鐵離子發生氧化還原反應，以此寫出化學方程式；試劑a為了除去溶液中的其他金屬陽離子；步驟Ⅳ反應結束后，得到Zn3(PO4)2·4H2O的操作有過濾、洗滌、干燥，據此解答。

（1）酸浸時SiO2不參與反應，PbO與稀硫酸反應生成難溶物質PbSO4,故濾渣Ⅰ的主要成分為SiO2、PbSO4,；調節pH時不能帶入新的雜質，也不能與所需產品反應，最佳試劑為氧化鋅；KMnO4與溶液中亞鐵離子發生氧化還原反應：；試劑a為了除去溶液中的其他金屬陽離子Cu2+，為了不帶入新的雜質，可用Zn單質；步驟Ⅳ反應結束后，得到Zn3(PO4)2·4H2O的操作有過濾、洗滌、干燥；故答案為：SiO2、PbSO4；c；；Zn；過濾、洗滌；

（2）由圖可知當溫度小于90℃時，產品為Zn3(PO4)2·4H2O，此時物質的量為，當溫度為145℃時質量為42.1g，蒸發水分物質的量為，則產品為Zn3(PO4)2·2H2O，同理可得，當溫度為195℃時產品為Zn3(PO4)2·H2O，當溫度為273℃時產品為Zn3(PO4)2，為獲得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合產品，應控制溫度在145～195℃，故答案為：b；

（3）移取溶液時所使用的玻璃儀器為移液管（或酸式滴定管）；滴定時有關系：，消耗Na2H2Y物質的量為，則樣品中含有Zn3(PO4)2·4H2O的物質的量為：，則產品中Zn3(PO4)2·4H2O的質量分數為；

a．步驟I中定容時俯視刻度線，導致產品濃度偏高，測定值偏高；

b．步驟I中轉移溶液時未洗滌燒杯，導致產品濃度偏低，測定值偏低；

c．步驟II中滴定管未用Na2H2Y標準溶液潤洗，所需標準液體積偏高，測定值偏高；

d．步驟II中滴定前滴定管內無氣泡，滴定結束后有氣泡，所需標準液體積偏低，測定值偏低；故答案為：移液管（或酸式滴定管）；92%；bd。