Question

6．從某廢觸媒[主要成分為活性炭、ZnO、FeO、（CH₃COO）₂Zn]中制取醋酸鋅晶體的實驗步驟如圖象：

（1）浸取時，在三口燒瓶中加入廢觸媒及稀醋酸，給三口燒瓶加熱并同時開動攪拌器的目的是提高浸取速率和浸取率．
（2）若先將廢觸媒在馬弗爐中通氧氣500℃處理一段時間，浸出率會大大提高，其原因是將吸附在活性炭孔內的醋酸鋅全部釋放出來．抽濾時用的硅酸鹽質儀器有吸濾瓶和布氏漏斗．
（3）流程圖中加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（4）所得晶體（CH₃COO）₂Zn•2H₂O熱重分析（TG/%=固體樣品的剩余質量/固體樣品的起始質量）（見圖2），文獻表明分解分三個階段，在200°C以下脫去兩分子結晶水，形成的（CH₃COO）₂Zn在242°C熔融，370°C完全分解為ZnO同時生成CO₂及一種含氧衍生物（核磁共振氫譜只有1組峰）．（CH₃COO）₂Zn分解生成氧化鋅的反應方程式為CH₃COO）₂Zn$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COCH₃+CO₂↑+ZnO．

Answer 1

分析 廢觸媒用醋酸浸取，ZnO、FeO與醋酸反應溶解，（CH₃COO）₂Zn也溶解，活性炭不反應，抽濾除去活性炭等不溶性雜質，加入過氧化氫將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入ZnO調節溶液pH，使Fe³⁺轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液結晶得到（CH₃COO）₂Zn．
（1）加熱并同時開動攪拌器可以提高浸取速率和浸取率；
（2）氧氣能與碳反應，將吸附在活性炭孔內的醋酸鋅全部釋放出來；吸濾瓶、布氏漏斗；
（3）雙氧水具有氧化性，能夠將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（4）（CH₃COO）₂Zn在370°C完全分解為ZnO同時生成CO₂及一種含氧衍生物，根據質量守恒知，含氧衍生物的化學式為C₃H₆O，結合核磁共振氫譜只有1組峰，只能是丙酮（CH₃COCH₃）．

解答 解：廢觸媒用醋酸浸取，ZnO、FeO與醋酸反應溶解，（CH₃COO）₂Zn也溶解，活性炭不反應，抽濾除去活性炭等不溶性雜質，加入過氧化氫將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入ZnO調節溶液pH，使Fe³⁺轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液結晶得到（CH₃COO）₂Zn．
（1）加熱并同時開動攪拌器的目的：提高浸取速率和浸取率，
故答案為：提高浸取速率和浸取率；
（2）氧氣能與碳反應，將吸附在活性炭孔內的醋酸鋅全部釋放出來，浸出率會大大提高；抽濾時用的硅酸鹽質儀器有：吸濾瓶、布氏漏斗，
故答案為：將吸附在活性炭孔內的醋酸鋅全部釋放出來；吸濾瓶、布氏漏斗；
（3）雙氧水具有氧化性，能夠將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入ZnO調節溶液pH，使Fe³⁺轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾除去，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（4）（CH₃COO）₂Zn在370°C完全分解為ZnO同時生成CO₂及一種含氧衍生物，根據質量守恒知，含氧衍生物的化學式為C₃H₆O，結合核磁共振氫譜只有1組峰，只能是丙酮（CH₃COCH₃），反應方程式為：CH₃COO）₂Zn$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COCH₃+CO₂↑+ZnO，
故答案為：CH₃COO）₂Zn$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COCH₃+CO₂↑+ZnO．

點評 本題考查了實驗化學中的物質的制備等相關知識，關鍵是對工藝流程的理解，（2）中抽濾操操作儀器為易錯點，中學基本不涉及．