Question

【題目】信息時代產生的大量電子垃圾對環境造成了極大的威脅。某“變廢為寶”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅晶體的路線：

回答下列問題：

(1)第①步Cu與酸反應的化學方程式為_______________________________________；

得到濾渣1的主要成分為________________。

(2)第②步加入H2O2的的離子方程式為______________________________________；使用H2O2的優點是______________________________________________；調節pH所產生的沉淀的化學式為______、______。

(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制備無水CuSO4的方法是_______________________。

(4)由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小組設計了三種方案：

上述三種方案中，可行方案是______，其中不可行方案的原因是______________________。

Answer 1

【答案】Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑ Au和pt H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 綠色環保，無污染物產生 Al(OH)3 Fe(OH)3 加熱蒸干或加濃硫酸吸水 乙和丙 甲中無法除去Fe3+

【解析】

(1)稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱,Cu、Al、Fe發生反應生成Fe2+、Al3+、Cu2+；所以濾渣1 的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Fe2+、Al3+、Cu2+；銅與濃硝酸反應生成二氧化氮和硝酸銅，據此寫出反應方程式；
(2)過氧化氫具有氧化性且被還原為水，無雜質無污染；過氧化氫把亞鐵離子氧化為鐵離子易于沉淀除去,調節溶液pH目的是鐵離子和鋁離子全部沉淀；

(3) 第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應是在坩堝中加熱脫水或加濃硫酸吸水；

(4) 根據實驗方案過程分析制備晶體中是否含有雜質,使用的試劑作用,原料的利用率,原子利用率等因素分析判斷。

(1) 稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發生反應生成Fe2+、Al3+、Cu2+；所以濾渣1 的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Fe2+、Al3+、Cu2+；Cu與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應的化學方程式為：Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑；綜上所述，本題答案是：Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑； Au和pt 。

(2) 第②步加H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O ；過氧化氫做氧化劑被還原后為水,不引入雜質,對環境無污染，綠色環保；調節溶液pH使鐵離子和鋁離子全部沉淀后過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液硫酸銅；綜上所述，本題答案是：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O ；綠色環保，無污染物產生；Al(OH)3 ；Fe(OH)3。
(3) 第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應是在坩堝中加熱脫水或加濃硫酸吸水 ； 因此，本題正確答案是：加熱脫水或加濃硫酸吸水。
(4)甲方案在濾渣中只加硫酸會生成硫酸鐵和硫酸鋁,冷卻、結晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質；
乙方案先在濾渣中加H2SO4，生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，再加Al粉和Fe2(SO4)3反應生成Al2(SO4)3，對濾液進行蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體；
丙方案先在濾渣中加NaOH和Al(OH)3反應生成NaAlO2,再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸發、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體；

所以上述三種方案中：甲方案制得的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質,不可行，乙和丙可行；因此，本題正確答案是: 乙和丙；甲中無法除去Fe3+。