Question

4．葡萄糖酸鋅[（C₆H₁₁O₆O）₂Zn]是一種營養鋅強化劑，對嬰兒及青少年的智力和身體發育有重要作用．工業上通過如下兩步制備：

（1）步驟一：充分反應后，過濾除去CaSO₄沉淀．設計一個簡單的實驗，檢驗產物葡萄糖酸溶液中是否含有SO₄^2-：取少量溶液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-；反之，說明不含SO₄^2-．
（2）步驟二：將葡萄糖酸溶液與ZnO混合，使其充分反應后，繼續加入葡萄糖酸溶液至pH為5.8，其目的是抑制Zn²⁺的水解，下列物質可替代ZnO的是b（填字母）．
a．NH₃•H₂O        b．Zn（OH）₂          c．NaOH         d．ZnSO₄
（3）將最后所得溶液濃縮至原來體積的$\frac{1}{3}$，加入適量無水乙醇，放置8h以上，經結晶、分離、干燥獲得葡萄糖酸鋅晶體．分離過程中加入無水乙醇的目的是降低葡萄糖酸鋅的溶解度，有利于其結晶析出．
（4）下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計算）．

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Cu2+	5.2	6.4

某研究性學習小組欲用粗制硫酸鋅溶液（其中含有Fe²⁺、Cu²⁺等）制備出活性ZnO，然后再合成葡萄糖酸鋅．實驗室制備活性ZnO的步驟如下：
①取樣，加入適量的KMnO₄溶液，微熱，調節溶液pH至3.2～5.2（填寫范圍），除去溶液中Fe元素．
②加入過量的鋅粉，過濾，向濾渣中加入適量稀硫酸，繼續過濾，將兩次濾液合并得較高純度的硫酸鋅溶液．
③將純堿慢慢加入上述硫酸鋅溶液中，得堿式碳酸鋅[其化學式為Zn₂（OH）₂CO₃]，同時有無色氣體產生．寫出該反應的離子方程式：2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑．
④過濾、洗滌，將沉淀灼燒得活性氧化鋅．其中灼燒需要的主要儀器有：酒精燈、玻璃棒、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗等．

Answer 1

分析 （1）可以用氯化鋇檢驗硫酸根離子；
（2）鋅離子容易水解；步驟2為ZnO與葡萄糖酸的反應生成葡萄糖酸鋅，不能引入新雜質，則加入不溶性含Zn元素的物質，且與酸反應即可；
（3）葡萄糖酸鋅晶體在乙醇中的溶解度較�。�
（4）①氫氧化鐵在pH大于3.2沉淀完全，而Cu²⁺在pH大于5.2開始沉淀；
②用鋅粉可以置換出銅，而除去Cu²⁺；
③純堿與硫酸鋅溶液反應堿式碳酸鋅和二氧化碳，根據電荷守恒及元素守恒寫離子方程式；
④灼燒需要的主要儀器有：酒精燈、玻璃棒、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗等．

解答 解：（1）檢驗產物葡萄糖酸溶液中是否含有SO₄^2-的方法是取少量溶液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-；反之，說明不含SO₄^2-，
故答案為：取少量溶液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-；反之，說明不含SO₄^2-；
（2）鋅離子容易水解，所以溶液至pH為5.8，抑制Zn²⁺的水解，步驟2為ZnO與葡萄糖酸的反應生成葡萄糖酸鋅，不能引入新雜質，則加入不溶性含Zn元素的物質，且與酸反應即可，所以可以用Zn（OH）₂代替ZnO，故選b，
故答案為：抑制Zn²⁺的水解；b；
（3）葡萄糖酸鋅晶體在乙醇中的溶解度較小，分離過程中加入無水乙醇可以降低葡萄糖酸鋅的溶解度，有利于其結晶析出，
故答案為：降低葡萄糖酸鋅的溶解度，有利于其結晶析出；
（4）①氫氧化鐵在pH大于3.2沉淀完全，而Cu²⁺在pH大于5.2開始沉淀，所以調節溶液pH至3.2～5.2，除去溶液中Fe元素，
故答案為：3.2～5.2；
②用鋅粉可以置換出銅，而除去Cu²⁺，所以加入過量的鋅粉過濾，可除去Cu²⁺，
故答案為：過量的鋅粉；
③純堿與硫酸鋅溶液反應堿式碳酸鋅和二氧化碳，反應的離子方程式為2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑，
故答案為：2CO₃^2-+2Zn²⁺+H₂O=Zn₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；
④灼燒需要的主要儀器有：酒精燈、玻璃棒、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗等，
故答案為：坩堝、坩堝鉗．

點評 本題考查物質的分離提純的方法及選擇，為高頻考點，把握物質的性質及性質差異、發生的反應為解答的關鍵，側重鹽類水解、除雜及分析應用能力的考查，題目難度中等．