Question

【題目】無色晶體硫酸鋅，俗稱皓礬，在醫(yī)療上用作收斂劑、工業(yè)上作防腐劑、制造白色顏料（鋅鋇白）等。實驗室通常用粗鋅（含有鐵等雜質(zhì)）和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。為了充分利用制氫廢液，某實驗小組用制氫廢液為原料制備硫酸鋅晶體并探究其性質(zhì)。

（制備硫酸鋅晶體）

已知：①開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH值的范圍分別為：Fe(OH)3：2.7—3.7 Fe(OH)2：7.6—9.6 Zn(OH)2：5.7—8

②硫酸鋅微溶于酒精

實驗流程如圖所示：

試回答下列問題：

（1）實驗室制取氫氣的原理_______ (用化學(xué)方程式表示)。

（2）溶液A中加入試劑①的目的是使FeSO4轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3，通常用過氧化氫溶液，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，X的化學(xué)式為____________。

（3）加試劑②的目的是使鐵元素完全沉淀，加入試劑②最好選用_________。

A ZnO

B Zn(OH)2

C NaOH

D ZnSO4

（4）結(jié)晶操作的過程包括：蒸發(fā)濃縮、_________。

（5）最后一次過濾得到的晶體用酒精洗滌晶體而不用水洗的目的是_____。

（測定硫酸鋅晶體ZnSO4·xH2O中結(jié)晶水的含量）

實驗小組同學(xué)將回收到的皓礬晶體（ZnSO4·xH2O）用下面的裝置測定晶體中結(jié)晶水的含量（圖中半透膜可讓氣體通過又可防止固體粉末進入導(dǎo)管）。測定方法：稱取28.7g晶體置于C裝置的硬質(zhì)玻璃管中，加熱至完全失去結(jié)晶水：（），冷卻至常溫后，稱量玻璃管中固體，其質(zhì)量為16.1g。

（1）A中的化學(xué)方程式是_____，B中的試劑可從下列物質(zhì)中選取，你的選擇是_____。

A 濃硫酸

B 硝酸銀溶液

C 飽和碳酸鈉溶液

D 澄清石灰水

（2）實驗過程中若不通入空氣測得的結(jié)果將_______（填“偏大”或“偏小”或“無影響”）。根據(jù)實驗結(jié)果，計算皓礬晶體中結(jié)晶水的x值為____________。（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ H2SO4 A B 冷卻結(jié)晶 防止晶體因溶解于水而損耗（酒精易揮發(fā)，更有利于晶體快速干燥） A 偏小 7

【解析】

[制備硫酸鋅晶體]（1）在實驗室中，常用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，同時生成硫酸鋅，化學(xué)方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；故填：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式2FeSO4+H2O2+X═Fe2（SO4）3+2H2O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，反應(yīng)前鐵原子有2個，硫原子2個，氧原子10個，氫原子2個，反應(yīng)后現(xiàn)有鐵原子有2個，硫原子3個，氧原子14個，氫原子4個，所以每個X分子中含有2個氫原子、1個硫原子和4個氧原子，即X的化學(xué)式是 H2SO4．故填：H2SO4；
（3）試劑②是用來調(diào)節(jié)溶液pH到2.7～3.7，目的讓鐵離子全部沉淀，除雜實驗不能引入新的雜質(zhì)；NaOH雖然可以將鐵元素完全沉淀，但是會引入新的雜質(zhì)離子--鈉離子，ZnO、Zn（OH）2可以反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH到2.7～3.7，使鐵離子沉淀，同時不引入新的雜質(zhì)，ZnSO4不能調(diào)節(jié)溶液pH，且引入雜質(zhì)硫酸根離子；故填：AB；
（4）結(jié)晶操作的過程包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；故填：冷卻結(jié)晶；
（5）洗滌晶體表面的雜質(zhì)離子，同時減少皓釩晶體的損失；在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是，晶體溶于水，不溶于酒精，所以目的是為了沖洗掉晶體表面的雜質(zhì)離子，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率；故填：防止晶體因溶解于水而損耗（酒精易揮發(fā)，更有利于晶體快速干燥）；
[測定硫酸鋅晶體ZnSO4xH2O中結(jié)晶水的含量]
（1）氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳生成碳酸鈉和水；實驗中還要避免空氣中的水蒸氣以及從裝置A中帶出的水蒸氣，所以要用濃硫酸進行干燥；故填：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；A；
（2）實驗過程中若不通入CO2，則最后稱量玻璃管中固體偏重，所以所得中結(jié)晶水的質(zhì)量偏小，使測定的結(jié)果偏小；

28.7g皓礬晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為28.7g-16.1g=12.6g，ZnSO4xH2O中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

解得x=7。
故填：偏小；7。