纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰为原料

题文

（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe₂O₃、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：



请回答下列问题。
（1）酸浸时FeO与稀HNO₃反应的离子方程式                                  。
（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是     。
（3）流程中加入ZnO调pH的目的是                                   。
（4）滤渣2中的成分是        。
（5）已知ZnS的溶度积K_sp＝1.6×10^－24，溶液中Zn²⁺浓度为0.01mol·L^-1，则溶液中S^2—浓度大于     mol·L^一1，才生成ZnS沉淀。
（6）试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级                 。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）3FeO+10H⁺+NO₃^—=3Fe³⁺+NO+5H₂O   （2分）
（2）空气（或O₂）                      （2分）
（3）除去溶液中的Fe³⁺                   （2分）
（4）Cu、Zn                            （2分）
（5）1.6×10^—22                         （2分）
(6)取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。                    （2分）

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解析

（1）HNO₃把FeO氧化为Fe³⁺，HNO₃被还原为NO，配平可得离子方程式：3FeO+10H⁺+NO₃^—=3Fe³⁺+NO+5H₂O
（2）NO与O₂、H₂O反应可生成HNO₃，实现尾气循环利用，所以X气体为空气（或O₂）。
（3）加入硝酸后，与Fe₂O₃、FeO反应生成Fe³⁺，流程中加入ZnO调pH可使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，所以加入ZnO调pH的目的是除去溶液中的Fe³⁺ 
（4）加入Zn后，Zn与Cu²⁺反应生成Cu，所以滤渣2中的成分是Cu、Zn
（5）c（S²‾）= K_sp÷c（Zn²⁺）=1.6×10^－24÷0.01=1.6×10^—22mol•L‾¹，所以溶液中S^2—浓度大于1.6×10^—22mol•L‾¹，才生成ZnS沉淀。
（6）纳米级颗粒与水混合可形成胶体，具有丁达尔效应，所以实验方案为：取少量样品和水混合形成分散系，让一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。_sp的计算。

考点

据考高分专家说，试题“（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，.....”主要考查你对 [溶液 ]考点的理解。

溶液

溶液：
一种或几种物质分散到另一种物质中，形成均一、稳定的混合物，分散质粒子的直径d<10^-9m

电中性原理：

溶液对外是不显电性的，所以，在电解质的溶液中，阳离子所带正电荷总数=阴离子所带负电荷总数。
如含K⁺、Al³⁺、H⁺、Cl^-、SO₄^2-的溶液中，必然存在c(K⁺)+3c(Al³⁺)+c(H⁺)=c(Cl^-)+2c(SO₄^2-)。

溶液的稀释定律：

1. 稀释前后溶液中溶质的物质的量不变： c(浓溶液)V(浓溶液)=c(稀溶液)V(稀溶液)
2. 稀释前后溶液中溶质的质量不变： ρ(浓溶液)V(浓溶液)w%(浓溶液)=ρ(稀溶液)V(稀溶液)w%(稀溶液)

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容量瓶的使用：

1．容量瓶的使用及注意事项
(1)在使用前首先要检查是否漏水。
具体操作如下：

(2)检查合格后，用蒸馏水洗涤干净。
(3)四个“不能”
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释。
②不能作为反应容器或长期贮存溶液。
③容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的，因而不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中。
④只能配制容量瓶上规定容积的溶液，即不能配制任意体积的溶液。

2.  误差分析

分析依据，以配置NaOH溶液为例，在进行误差分析时，根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差，再具体分析，具体情况如下： 能引起误差的一些操作因变量c(mol/L)mV砝码与物品颠倒（使用游码）减小——偏低称量时间过长减小——用滤纸称NaOH减小——向容量瓶注液时少量溅出减小——未洗涤烧杯和玻璃棒减小——定容时，水多用滴管吸出减小——定容摇匀后液面下降再加水——增大定容时仰视刻度线——增大砝码沾有其他物质或已生锈增大——偏高未冷却至室温就注入容量瓶定容——减小定容时俯视读数——减小称量前小烧杯内有水————不变定容后经振荡、摇匀，静置液面下降————

特别提醒：

(1)定容、摇匀后液面下降也不要补加蒸馏水，否则结果会偏低。
(2)定容时俯视、仰视对结果的影响。
①仰视刻度线(图1)，导致溶液体积偏大。
②俯视刻度线(图2)，导致溶液体积偏小。

为减小误差务必按：眼睛视线→刻度线→凹液面最低处的次序，做到“三点一线”。

一定物质的量浓度的溶液的配置：

1．主要仪器 (1)托盘天平：可精确至0.1g，称量前先调零，称量时物品放在左盘，砝码放在右盘。
                        (2)容量瓶：配制溶液的专用精确容器，瓶上标有温度、容积和刻度线。
                        (3)其他仪器：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。

2．配制过程
配制过程如下：

(2)检查合格后，用蒸馏水洗涤干净。
(3)四个“不能”
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释。
②不能作为反应容器或长期贮存溶液。
③容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的，因而不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中。
④只能配制容量瓶上规定容积的溶液，即不能配制任意体积的溶液。

2.  误差分析

分析依据，以配置NaOH溶液为例，在进行误差分析时，根据实验操作弄清是“m”还是“V”引起的误差，再具体分析，具体情况如下： 能引起误差的一些操作因变量c(mol/L)mV砝码与物品颠倒（使用游码）减小——偏低称量时间过长减小——用滤纸称NaOH减小——向容量瓶注液时少量溅出减小——未洗涤烧杯和玻璃棒减小——定容时，水多用滴管吸出减小——定容摇匀后液面下降再加水——增大定容时仰视刻度线——增大砝码沾有其他物质或已生锈增大——偏高未冷却至室温就注入容量瓶定容——减小定容时俯视读数——减小称量前小烧杯内有水————不变定容后经振荡、摇匀，静置液面下降————

特别提醒：

(1)定容、摇匀后液面下降也不要补加蒸馏水，否则结果会偏低。
(2)定容时俯视、仰视对结果的影响。
①仰视刻度线(图1)，导致溶液体积偏大。
②俯视刻度线(图2)，导致溶液体积偏小。

为减小误差务必按：眼睛视线→刻度线→凹液面最低处的次序，做到“三点一线”。

一定物质的量浓度的溶液的配置：

1．主要仪器 (1)托盘天平：可精确至0.1g，称量前先调零，称量时物品放在左盘，砝码放在右盘。
                        (2)容量瓶：配制溶液的专用精确容器，瓶上标有温度、容积和刻度线。
                        (3)其他仪器：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。

2．配制过程
配制过程如下：


 

以配制480mL1mol·L^-1NaCl溶液为例：

 (1)所需容量瓶规格：500mL容量瓶。
 (2)若用托盘天平应称量NaCl粉末29.3g。
 (3)溶解过程中玻璃棒的作用为：搅拌加速溶解。
 (4)移液
  ①移液前需要将溶液冷却至室温。
  ②移液中玻璃棒的作用为：引流。
  ③移液时需要进行的操作为：将烧杯中溶液注入容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2~3次并将洗涤液也转入容量瓶中，轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀。
 (5)定容
①当液面距瓶颈刻度线1~2cm时改用胶头滴管滴加蒸馏水。
②定容时要平视刻度线，直到凹液面最低点与刻度线相切。
(6)摇匀，转入试剂瓶保存

假如其他操作均准确无误，分析下列情况对配制浓度的影响。
①定容时俯视观察刻度线：偏高；
②移液时，对用于溶解NaCl的烧杯没有洗涤：偏低；
③定容后，将容量瓶振荡摇匀，静置后发现液面低于刻度线，又补水至刻度线：偏低。

溶液配制过程中的“四个数据”：

数据要求或解释药品的质量实验室中一般用托盘天平称量药品，而托盘天平只能称准0.1g，所以记录数据时只能保留小数点后一位数字。如题中NaOH的质量为10.0，不能写为10.00g容量瓶的规格

（1）选择容量瓶的规格时应该与所配溶液体积相等或稍大
（2）回答补充仪器的问题时应该注明容量瓶的规格，如应该回答“500ml容量瓶”，不能只回答“容量瓶”。