某研究小组制备纳米ZnO,再与金属有机框架MOF)材料…——2023 高考化学第 20 题答案解析

2023_浙江卷

2023 浙江 第 20 题 解答题 区分题
2023_浙江卷

20. 某研究小组制备纳米ZnO,再与金属有机框架MOF)材料复合制备荧光材料ZnO@MOF,流程如下:NaOH溶液 ZnSO ,滴加 溶液 搅拌 过滤、洗涤 <sub>2</sub> -ε Zn(OH) 控温煅烧 ZnO 纳米 <sup>MOF</sup>¾ ZnO@MOFⅠ Ⅱ Ⅲ已知:①含锌组分间的转化关系: $\begin{array} { r } { Z \mathsf { n } ^ { 2 + } \xrightarrow { \mathrm { O H } ^ { - } \longrightarrow } Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 } \xrightarrow [ \mathrm { H } ^ { + } ] { \mathrm { O H } ^ { - } } \left[ Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 4 } \right] ^ { 2 - } } \end{array}$

② $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ 是 $Z \mathrm { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ 的一种晶型,39℃以下稳定。

请回答:

(1)步骤Ⅰ,初始滴入 $Z _ { \mathrm { n S O _ { 4 } } }$ 溶液时,体系中主要含锌组分的化学式是 0

(2)下列有关说法不正确的是 0

A. 步骤Ⅰ,搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高,使反应充分

B. 步骤Ⅰ,若将过量 $\mathrm { N a O H }$ 溶液滴入 $\mathrm { Z n S O _ { 4 } }$ 溶液制备 $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ ,可提高 $Z _ { \mathrm { n S O _ { 4 } } }$ 的利用率C. 步骤Ⅱ,为了更好地除去杂质,可用 $5 0 \mathrm { ^ { \circ } C }$ 的热水洗涤D. 步骤Ⅲ,控温煅烧的目的是为了控制ZnO的颗粒大小

(3)步骤Ⅲ,盛放样品的容器名称是

(4)用 $\mathrm { Z n } \big ( \mathrm { C H } _ { 3 } \mathrm { C O O } \big ) _ { 2 }$ 和过量 $\left( \mathrm { N H } _ { 4 } \right) _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 反应,得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米 $Z _ { \mathrm { n O } }$ ,沉淀无需洗涤的原因是

(5)为测定纳米 $Z _ { \mathrm { n O } }$ 产品的纯度,可用已知浓度的EDTA标准溶液滴定 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ 。从下列选项中选择合理的仪器和操作,补全如下步骤[“ ”上填写一件最关键仪器,“( )”内填写一种操作,均用字母表示]。

用 (称量ZnO样品<sup>xg</sup>)→用烧杯( \_)→用 ( \_)→用移液管)→用滴定管(盛装EDTA标准溶液,滴定 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + } ~ )$

仪器:a、烧杯;b、托盘天平;c、容量瓶;d、分析天平;e、试剂瓶

操作:f、配制一定体积的 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ 溶液;g、酸溶样品;h、量取一定体积的 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ 溶液;i、装瓶贴标签

(6)制备的 ZnO@ MOF荧光材料可测 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 浓度。已知 ZnO@ MOF的荧光强度比值与 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 在一定浓度范围内的关系如图。

某研究小组取 $7 . 5 \times 1 0 ^ { - 3 } \mathrm { g }$ 人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量 $1 . 5 \times 1 0 ^ { 5 } )$ ,经预处理,将其中Cu元素全部转化为 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 并定容至1L。取样测得荧光强度比值为10.2,则1个血浆铜蓝蛋白分子中含 个铜原子。

参考答案

(1) $\left[ Z \mathrm { n ( O H ) } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$; (2) BC; (3) 坩埚; (4) 杂质中含有 $\mathrm { C H _ { 3 } C O O ^ { - } , \ C O _ { 3 } ^ { 2 - } , \ N H _ { 4 } ^ { + } }$ ,在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去; (5) $\mathrm { d } ( \mathrm { g } ) \mathrm { c ( f ) } ( \mathrm { h } )$

查看原卷 →
题目指纹

这道题真正考什么?

难度
区分题

完整解析 · 逐步详解

【答案】(1) $\left[ Z \mathrm { n ( O H ) } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ (2)BC
(3)坩埚 (4)杂质中含有 $\mathrm { C H _ { 3 } C O O ^ { - } , \ C O _ { 3 } ^ { 2 - } , \ N H _ { 4 } ^ { + } }$ ,在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去。(5) $\mathrm { d } ( \mathrm { g } ) \mathrm { c ( f ) } ( \mathrm { h } )$

【分析】本题为一道无机物制备类的工业流程题,首先向氢氧化钠溶液中滴加硫酸锌溶液并搅拌,此时生成 $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ ,分离出 $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ 后再控温煅烧生成纳米氧化锌,进一步处理后得到最终产品,以此解题。【小问1详解】初始滴入 $\mathrm { Z n S O _ { 4 } }$ 溶液时,氢氧化钠过量,根据信息①可知,体系中主要含锌组分的化学式是$\left[ Z \mathrm { n ( O H ) } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ ;【小问2详解】A.步骤Ⅰ,搅拌可以使反应物充分接触,加快反应速率,避免反应物浓度局部过高,A 正确;B.根据信息①可知,氢氧化钠过量时,锌的主要存在形式是 $\left[ Z \mathrm { n ( O H ) } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ ,不能生成 $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ ,B错误;C.由信息②可知, $\mathfrak { E } - \mathrm { Z n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 } \ 3 9 ^ { \circ } \mathrm { C }$ 以下稳定,故在用 $5 0 \mathrm { { ^ \circ C } }$ 的热水洗涤时会导致, $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ 分解为其他物质,C错误;

D.由流程可知,控温煅烧时 $\mathsf { \varepsilon } - Z \mathsf { n } ( \mathrm { O H } ) _ { 2 }$ 会转化为纳米氧化锌,故控温煅烧的目的是为了控制ZnO的颗粒大小,D 正确;

故选 BC;

【小问 3 详解】

给固体药品加热时,应该用坩埚,故步骤Ⅲ,盛放样品的容器名称是坩埚;

【小问4详解】

两者反应时,除了生成固体ZnO 外,还会生成二氧化碳,氨气和水蒸气,即杂志都是气体,故沉淀不需要洗涤 原因是:杂质中含有的 $\mathrm { C H _ { 3 } C O O ^ { - } , \ C O _ { 3 } ^ { 2 - } , \ N H _ { 4 } ^ { + } }$ ,在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去;

【小问5详解】

为了使测定结果尽可能准确,故可以用分析天平称量ZnO 的质量,选择d,随后可以用酸来溶解氧化锌,故选g,溶解后可以用容量瓶配制一定浓度的溶液,故选c(f),再用移液管量取一定体积的配好的溶液进行实验,故选h,故答案为: $\mathrm { d } ( \mathrm { g } ) \mathrm { c ( f ) } ( \mathrm { h } )$ ;

【小问6详解】

人血浆铜蓝蛋白的物质的量n(人血浆铜蓝蛋白)= ${ \frac { 7 . 5 \times 1 0 ^ { - 3 } \mathbf { g } } { 1 . 5 \times 1 0 ^ { 5 } \mathbf { g } / \mathrm { m o l } } } = 5 { \times } 1 0 ^ { - 8 } \mathrm { m o l }$ ,由于实验测得荧光强度比值为10.2,则铜离子浓度 $\mathrm { n ( C u ^ { 2 + } ) ^ { = } \ 0 . 4 { \times } 1 0 ^ { - 6 } m o l / L \times 1 L = } 0 . 4 { \times } 1 0 ^ { - 6 } \mathrm { m o l }$ ,则则1个血浆铜蓝蛋白分子中含8个铜原子。

✅ 来源:2023年 · 浙江 · 2023_浙江卷 · 第 20 题 · 本题已通过全部自动发布校验

同类专题与考点

返回上层