Question

【題目】信息時(shí)代產(chǎn)生的大量電子垃圾對(duì)環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)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(shè)計(jì)出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為__________；得到濾渣1的主要成分為__________。

（2）第②步中加H2O2的作用是__________，使用H2O2的優(yōu)點(diǎn)是__________；調(diào)溶液pH的目的是使__________生成沉淀。

（3）第③步所得CuSO4·5H2O制備無(wú)水CuSO4的方法是__________。

（4）由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小組設(shè)計(jì)了三種方案：

甲：濾渣2酸浸液 Al2(SO4)3·18H2O

乙：濾渣2酸浸液 濾液Al2(SO4)3·18H2O

丙：濾渣2濾液 溶液Al2(SO4)3·18H2O

上述三種方案中，__________方案不可行，原因是__________；

從原子利用率角度考慮，__________方案更合理。

（5）探究小組用滴定法測(cè)定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。取ag試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反應(yīng)為：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+

①寫出計(jì)算CuSO4·5H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式ω=__________；

②下列操作會(huì)導(dǎo)致含量的測(cè)定結(jié)果偏高的是______。

a 未干燥錐形瓶

b 滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡

c 未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子

Answer 1

【答案】Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O Pt、Au 將Fe2+氧化為Fe3+ 不引入雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染 Al3+、Fe3+ 加熱脫水 甲 所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì) 乙 ×100% c

【解析】

稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+、Al3+、Fe2+，濾渣1 的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu2+、Al3+、Fe2+，濾液1中加入過氧化氫，將Fe2+氧化為Fe3+，再加入氫氧化鈉并調(diào)節(jié)溶液pH使Al3+、Fe3+生成沉淀，濾液2中主要含有Cu2+，然后將硫酸銅溶液蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾得到硫酸銅晶體；將濾渣2(主要含有氫氧化鐵和氫氧化鋁)經(jīng)過一系列步驟制取Al2(SO4)3·18H2O。結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)分析解答。

(1)稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+、Al3+、Fe2+；所以濾渣1的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu2+、Al3+、Fe2+；第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為：Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案為：Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O；Pt、Au，

(2)第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+，過氧化氫做氧化劑不引入雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，根據(jù)流程圖，調(diào)溶液pH的目的是使Al3+、Fe3+生成沉淀，故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；不引入雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；Al3+、Fe3+；

(3)第③步由CuSO4·5H2O制備無(wú)水CuSO4的方法是在坩堝中加熱脫水，故答案為：在坩堝中加熱脫水；

(4)制備硫酸鋁晶體的甲、乙、丙三種方法中，甲方案在濾渣中只加硫酸會(huì)生成硫酸鐵和硫酸鋁，冷卻、結(jié)晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì)，方法不可行；乙和丙方法均可行；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生成Al2(SO4)3，過濾除去生成的鐵和過量的鋁粉，將濾液蒸發(fā)、冷卻、結(jié)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(yīng)生成NaAlO2，再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3，蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾可得硫酸鋁晶體；但從原子利用角度考慮方案乙更合理，因?yàn)楸�加�?/span>NaOH和制備的Al2(SO4)3的原子組成沒有關(guān)系，造成藥品浪費(fèi)，故答案為：甲；所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì)；乙；

(5)①取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用c molL-1 EDTA(H2Y2-)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液6mL，滴定反應(yīng)如下：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+，銅離子物質(zhì)的量和標(biāo)準(zhǔn)液物質(zhì)的量相同cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol；依據(jù)元素守恒得到：則20mL溶液中含有的CuSO45H2O物質(zhì)的量為bc×10-3mol；100mL溶液中含bc×10-3mol×5=5bc×10-3mol，所以CuSO45H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式=×100%，故答案為：×100%；

②a．未干燥錐形瓶對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響，故錯(cuò)誤；b．滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)偏小，結(jié)果偏低，故錯(cuò)誤；c．未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)液多，結(jié)果偏高，故正確；導(dǎo)致含量的測(cè)定結(jié)果偏高的是c，故答案為：c。