Question

制備鋅印刷電路板是用稀硝酸腐蝕鋅板，產生的廢液稱“爛板液”。“爛板液”中含硝酸鋅外，還含有自來水帶入的Cl^—和Fe³⁺。在實驗室里，用“爛板液”制取ZnSO₄·7H₂O的過程如下：

（1）若稀硝酸腐蝕鋅板時還原產物為N₂O，氧化劑與還原劑的物質的量之比是       。
（2）若步驟①的pH>12，則Zn(OH)₂溶解生成四羥基合鋅酸鈉。寫出Zn(OH)₂被溶解的離子方程式                                                。
（3）濾液D中除了含有OH^—離子外，還含有的陰離子有             （填離子符號）。
（4）若濾液E的pH=4，c(Zn²⁺)=2mol·L^-1，c(Fe³⁺)=2.6×l0^-9mol·L^-1，能求得的溶度積是       （填選項）。
A.Ksp[Zn(OH)₂]    B.Ksp[Zn(OH)₂]和Ksp[Fe(OH)₃]    C.Ksp[Fe(OH)₃]
（5）步驟③要控制pH在一定范圍。實驗室用pH試紙測定溶液pH的方法是：                  　　 。
（6）已知：①Fe(OH)₃(s)Fe³⁺(aq)+3OH^-(aq) ； ΔH=" a" kJ?mol^-1
②H₂O(l)  H⁺(aq)+OH^-(aq) ；ΔH=" b" kJ?mol^-1
請寫出Fe³⁺發生水解反應的熱化學方程式：                             。
若①的溶度積常數為K_SP，②的離子積常數為K_W，Fe³⁺發生水解反應的平衡常數：
K=                 。（用含K_SP、K_W的代數式表示）

Answer 1

（1）1:2
（2）Zn(OH)₂+2OH^-=ZnO₂^2-+2H₂O
（3）Cl^-、NO₃^-
（4）C
（5）將pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒醮取待測點在試紙中間，待顏色變化穩定后與比色卡對比，讀出讀數
（6）Fe³⁺(aq) +3H₂O(l) Fe(OH)₃(s) +3H⁺(aq) △H=(3b-a)kJ·mol^-1   

試題分析：（1）4Zn＋10HNO₃4Zn(NO₃)₂＋N₂O＋5H₂O，HNO₃做氧化劑，但是10molHNO₃里面發生化合價改變只有2mol，Zn做還原劑，所以氧化劑與還原劑的物質的量之比是1 ：2。
（2）偏鋁酸鈉在水溶液中都是以Na[Al(OH)₄]的形式存在，以前只不過是為了方便，把它簡寫成NaAlO₂。但它的實際組成還是Na[Al(OH)₄]。 NaAlO₂偏鋁酸鈉是簡寫，就像氫離子(H^＋)實際上是水合氫離子一樣。[Zn(OH)₄]^－與此相類似。
（4）在一定條件下，難溶強電解質A_mB_n溶于水形成飽和溶液時，溶質的離子與該固態物質之間建立動態平衡，叫作沉淀溶解平衡。這時，離子濃度的乘積為一常數，叫作溶度積，用K_sp表示。很明顯，濾液E的pH=4時，Zn(OH)₂已經溶解，所以無法求得溶度積，而Fe(OH)₃是已沉淀形式存在，所以可以求得。
（6）由②×3－①即可得到Fe³⁺(aq) +3H₂O(l) Fe(OH)₃(s) +3H⁺(aq) △H=(3b-a)kJ·mol^-1 。
Ksp[Fe(OH)₃]=c(Fe^3＋)·c³(OH^－)  K_W=c(OH^－)·c(H^＋)
Fe³⁺發生水解反應的平衡常數：K===