Question

无色晶体硫酸锌，俗称皓矾，在医疗上用作收敛剂、工业上作防腐剂、制造白色颜料（锌钡白）等。实验室通常用粗锌（含有铁等杂质）和稀硫酸反应制取氢气。为了充分利用制氢废液，某实验小组用制氢废液为原料制备硫酸锌晶体并探究其性质。

（制备硫酸锌晶体）

已知：①开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH值的范围分别为：Fe(OH)₃：2.7—3.7 Fe(OH)₂：7.6—9.6 Zn(OH)₂：5.7—8

②硫酸锌微溶于酒精

实验流程如图所示：

试回答下列问题：

（1）实验室制取氢气的原理_______ (用化学方程式表示)。

（2）溶液A中加入试剂①的目的是使FeSO₄转化为Fe₂(SO₄)₃，通常用过氧化氢溶液，该反应的化学方程式为，X的化学式为____________。

（3）加试剂②的目的是使铁元素完全沉淀，加入试剂②最好选用_________。   

A ZnO     

B Zn(OH)₂

C NaOH  

D ZnSO₄

（4）结晶操作的过程包括：蒸发浓缩、_________。

（5）最后一次过滤得到的晶体用酒精洗涤晶体而不用水洗的目的是_____。

（测定硫酸锌晶体ZnSO₄·xH₂O中结晶水的含量）

实验小组同学将回收到的皓矾晶体（ZnSO₄·xH₂O）用下面的装置测定晶体中结晶水的含量（图中半透膜可让气体通过又可防止固体粉末进入导管）。测定方法：称取28.7g晶体置于C装置的硬质玻璃管中，加热至完全失去结晶水：（），冷却至常温后，称量玻璃管中固体，其质量为16.1g。

（1）A中的化学方程式是_____，B中的试剂可从下列物质中选取，你的选择是_____。

A 浓硫酸     

B 硝酸银溶液     

C 饱和碳酸钠溶液      

D 澄清石灰水

（2）实验过程中若不通入空气测得的结果将_______（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。根据实验结果，计算皓矾晶体中结晶水的x值为____________。（写出计算过程）

Answer

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ H2SO4 A B 冷却结晶 防止晶体因溶解于水而损耗（酒精易挥发，更有利于晶体快速干燥） A 偏小 7

【解析】

[制备硫酸锌晶体]（1）在实验室中，常用锌和稀硫酸反应制取氢气，同时生成硫酸锌，化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；故填：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（2）根据化学方程式2FeSO4+H2O2+X═Fe2（SO4）3+2H2O，根据质量守恒定律可得，反应前铁原子有2个，硫原子2个，氧原子10个，氢原子2个，反应后现有铁原子有2个，硫原子3个，氧原子14个，氢原子4个，所以每个X分子中含有2个氢原子、1个硫原子和4个氧原子，即X的化学式是 H2SO4．故填：H2SO4；
（3）试剂②是用来调节溶液pH到2.7～3.7，目的让铁离子全部沉淀，除杂实验不能引入新的杂质；NaOH虽然可以将铁元素完全沉淀，但是会引入新的杂质离子--钠离子，ZnO、Zn（OH）2可以反应调节溶液pH到2.7～3.7，使铁离子沉淀，同时不引入新的杂质，ZnSO4不能调节溶液pH，且引入杂质硫酸根离子；故填：AB；
（4）结晶操作的过程包括：蒸发浓缩、冷却结晶；故填：冷却结晶；
（5）洗涤晶体表面的杂质离子，同时减少皓钒晶体的损失；在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是，晶体溶于水，不溶于酒精，所以目的是为了冲洗掉晶体表面的杂质离子，防止晶体溶解，影响产率；故填：防止晶体因溶解于水而损耗（酒精易挥发，更有利于晶体快速干燥）；
[测定硫酸锌晶体ZnSO4•xH2O中结晶水的含量]
（1）氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠和水；实验中还要避免空气中的水蒸气以及从装置A中带出的水蒸气，所以要用浓硫酸进行干燥；故填：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；A；
（2）实验过程中若不通入CO2，则最后称量玻璃管中固体偏重，所以所得中结晶水的质量偏小，使测定的结果偏小；

28.7g皓矾晶体中结晶水的质量为28.7g-16.1g=12.6g，ZnSO4•xH2O中结晶水的质量分数为

解得x=7。
故填：偏小；7。