Question

信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(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)計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

請回答下列問題：

(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步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的優(yōu)點是______________；調(diào)溶液pH的目的是使______________生成沉淀。

(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(shè)計了三種方案：

甲：,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾

Al2(SO4)3·18H2O

乙：

,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾Al2(SO4)3·18H2O

丙：

,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾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。

Answer 1

答案　(1)Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　Au、Pt

(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋　不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染　Fe3＋、Al3＋　(3)加熱脫水

(4)甲　所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì)　乙

解析　根據(jù)制備路線可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4、濃硝酸，則可以將Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以濾渣1的主要成分為Au、Pt，濾液1中含有Cu、Fe、Al的離子。根據(jù)濾液2和CuSO4·5H2O可知，濾液2為CuSO4溶液，濾渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。

(1)第①步中Cu與酸發(fā)生的反應(yīng)為Cu與濃硝酸的反應(yīng)：Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或濃硝酸與稀硫酸的混合過程中硝酸變稀，發(fā)生的反應(yīng)也可能為3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。根據(jù)分析可知濾渣1的主要成分為Pt、Au。

(2)第②步操作中加H2O2的目的是將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，從而將Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去，防止對CuSO4晶體的制備產(chǎn)生干擾。H2O2的優(yōu)點是還原產(chǎn)物為H2O，不引入新雜質(zhì)，同時對環(huán)境沒有污染，調(diào)節(jié)pH的目的是將Fe3＋和Al3＋轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。

(3)用CuSO4·5H2O制備無水CuSO4，只要除去結(jié)晶水即可。在加熱過程中CuSO4發(fā)生水解，但是因為硫酸不揮發(fā)，所以最終得到的仍然是CuSO4，所以只要加熱脫水即可。

(4)甲中制備的Al2(SO4)3晶體中含有Fe2(SO4)3。乙、丙兩種方案中，乙方案的原子利用率更高。