Question

【題目】某興趣小組用鍍鋅鐵皮按下列流程制備七水合硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）

相關信息如下：①金屬離子形成氫氧化物沉淀的相關pH范圍。

金屬離子	pH
	開始沉淀	完全沉淀
Fe3+	1.5	2.8
Fe2+	5.5	8.3
Zn2+	5.4	8.2

②ZnSO4的溶解度（物質在100g水中溶解的質量）隨溫度變化曲線。

請回答：

（1）①鍍鋅鐵皮上的油污可用Na2CO3溶液去除，理由是____________。

②步驟Ⅰ，可用于判斷鍍鋅層完全反應的實驗現象是__________________________。

（2）步驟Ⅱ，需加入過量H2O2，理由是____（請簡述理由，并且寫出對應的離子反應方程式）。

（3）步驟Ⅲ，合適的pH范圍是____________________。

（4）步驟Ⅳ，需要用到下列所有操作：a.蒸發至溶液出現晶膜；b.在60℃蒸發溶劑；c.冷卻至室溫；d.在100℃蒸發溶劑；e.過濾。請給出上述操作的正確順序_____________（操作可重復使用）。

（5）步驟Ⅴ，某同學采用不同降溫方式進行冷卻結晶，測得ZnSO4·7H2O晶體顆粒大小分布如下圖所示。根據該實驗結果，為了得到顆粒大小相對均一的較大晶粒，宜選擇_______方式進行冷卻結晶。

A. 快速降溫 B. 緩慢降溫 C. 變速降溫

Answer 1

【答案】Na2CO3水解，溶液呈堿性，促使油脂水解 產生氣泡的速率顯著變慢 2H+ + 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ +2H2O，使Fe2+盡可能轉化為Fe3+，H2O2易分解（Fe3+催化加速分解） 2.8~5.4（ dabace C

【解析】

（1）①碳酸鈉在溶液中水解，使溶液堿性；

②當鋅層完全溶解后，不在發生原電池反應，鐵活潑性弱于鋅，與稀硫酸反應速率下降；

（2）H2O2做氧化劑，將Fe2+轉化為Fe3+便于形成沉淀分離，又由于Fe3+會促進H2O2的分解；

（3）步驟Ⅲ的目的是使兩種離子分離，則要使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀；

（4）步驟Ⅳ是要從溶液中得到粗產品；

（5）步驟Ⅴ采用變速降溫的方法，可以得到的顆粒較大。

（1）①碳酸鈉在溶液中水解，使溶液堿性，能夠使油污水解，達到除去表面油污的效果，故答案為：Na2CO3水解，溶液呈堿性，促使油脂水解；

②鋅層、鐵層及稀硫酸會構成原電池，原電池反應使反應速率快，當鋅層完全溶解后，不在發生原電池反應，鐵活潑性弱于鋅，與稀硫酸反應速率下降，產生氣泡的速率減緩，故答案為：產生氣泡的速率顯著變慢；

（2）步驟Ⅱ中H2O2做氧化劑，將Fe2+轉化為Fe3+便于形成沉淀分離，又由于Fe3+會促進H2O2的分解，所以要加入過量的H2O2，故答案為：使Fe2+盡可能轉化為Fe3+，H2O2易分解（Fe3+催化加速分解）；

（3）步驟Ⅲ的目的是使Fe3+和Zn2+離子分離，要使Fe3+完全沉淀而又不使Zn2+沉淀，則最佳pH為2.8pH<5.4，故答案為：2.8~5.4；

（4）步驟Ⅳ是要從溶液中得到粗產品，首先加熱蒸發，直到出現晶膜，達到飽和狀態并除去部分溶劑；由圖可知在60℃時產品的溶解度最大，故接著在60℃下蒸發溶劑，并出現晶膜，達到飽和狀態，接著冷卻至室溫，使產品析出，最后過濾，使固液分離，得到粗產品，故操作的正確順序為dabace，故答案為：dabace；

（5）結合圖像可知步驟Ⅴ采用變速降溫的方法，可以得到的顆粒較大，故答案為：C。