Question

铁酸锌（ZnFe₂O₄）是对可见光敏感的半导体催化剂，其实验室制备原理为：

Zn²⁺+2Fe²⁺+3C₂O₄^2－+6H₂O ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O↓……………(a)

ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O  ZnFe₂O₄ + 2CO₂↑+4CO↑+6H₂O ……………(b)

（1）上述制备原理中属于氧化还原反应的是     （选填：“a”或“b”）。

（2）制备ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O时，可选用的药品有：

Ⅰ、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O，Ⅱ、ZnSO₄·7H₂O及Ⅲ、(NH₄)₂C₂O₄·7H₂O。

①称量药品时，必须严格控制n(Fe²⁺)/n(Zn²⁺)=        。

②选用的加料方式是       (填字母)。

a．按一定计量比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同时加入反应器并加水搅拌，然后升温至75℃。

b．按一定计量比，Ⅰ、Ⅲ同时加入反应器加水配成溶液，然后加入Ⅱ，然后升温到75℃。

c．按一定计量比，将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同时加热到75℃，然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中，并持续搅拌。

（3）从溶液中分离出ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O需过滤、洗涤。已洗涤干净的依据是     _________________。

（4）ZnFe₂(C₂O₄)₃·6H₂O热分解需用酒精喷灯，还用到的硅酸盐质仪器有：        和         。

（5）某化学课外小组拟用废旧干电池锌皮（含杂质铁），结合下图信息利用实验可提供的试剂制取纯净的ZnSO₄溶液。实验中可选用的试剂如下：

a．30%H₂O₂；

b．新制氯水；

c．1.0 mol·L^－1NaOH溶液；

d．3 mol·L^-1稀硫酸；

e．纯ZnO粉末；

f．纯锌粉。

实验步骤依次为：①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L^－1稀硫酸，加入       （选填字母，下同）；②加入      ；③加热到60℃左右并不断搅拌；④过滤得ZnSO₄溶液。其中步骤③加热的主要目的有                      。

Answer

（1）b（2）①2∶1  ②c

（3）取最后一次洗涤滤液，滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl2溶液，若不出现白色沉淀，表示沉淀已洗涤干净。

（4）坩埚  泥三角  玻璃棒

（5）a（或ad）   e   促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去

【解析】

试题分析：（1）判断反应是否属于氧化还原反应的依据是：分析有无元素化合价变化。反应(a)中无元素化合价变化，不属于氧化还原反应；反应（b）中铁元素的化合价由+2价变为+3价，碳元素的化合价由-3价部分变为+2价，部分变为+4价，属于氧化还原反应；选（b）。

（2）①由化学式ZnFe2(C2O4)3·6H2O知，Zn2+和Fe2+个数比为1:2，所以称量药品时，必须严格控制n(Fe2+)/n(Zn2+)=2∶1；②由反应（a）知，反应温度75℃，为避免草酸锌、草酸亚铁等副产物的生成，先应将反应物温度都加热到75℃，然后再混合，选用的加料方式是：c．按一定计量比，将Ⅰ、Ⅱ混合并配成溶液甲，Ⅲ另配成溶液乙，甲、乙同时加热到75℃，然后将乙溶液缓慢加入甲溶液中，并持续搅拌。

（3）根据题意知，从溶液中分离出ZnFe2(C2O4)3·6H2O中含有NH4+、SO42-等杂质离子，所以判断晶体已洗涤干净的依据可为：取最后一次洗涤滤液，滴入1~2滴盐酸酸化的BaCl2溶液，若不出现白色沉淀，表示已洗涤完全。

（4）ZnFe2(C2O4)3·6H2O热分解实验基本操作为固体的灼烧，用到的仪器有酒精喷灯（或酒精灯）、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒、坩埚钳等，结合题给要求还用到的硅酸盐质仪器有泥三角、坩埚、玻璃棒。

（5）据题意用废旧干电池锌皮（含杂质铁）制取纯净的ZnSO4溶液实验流程为用硫酸酸溶、除杂。由实验步骤①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L－1稀硫酸发生的反应为Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑、Fe + 2H+=Fe2+ + H2↑，所得溶液中含有杂质离子Fe2+，必须将其除去，结合图像所给信息Zn2+和Fe2+难以分离，必须先将Fe2+氧化为Fe3+再进行分离，为不引进新的杂质，选用30%H2O2作氧化剂；分离Zn2+和Fe3+的方法结合图像可用盐类水解原理通过调节pH的方法进行除杂，为防止引进杂质可用纯ZnO粉末来调节pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去；因盐类水解吸热，H2O2受热易分解，所以步骤③加热的主要目的有促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去。

考点：考查氧化还原反应的判断、固体的灼烧和检验沉淀是否洗净的实验基本操作以及阅读材料接受信息的能力。