Question

19．廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境．實(shí)驗(yàn)室利用廢舊電池的銅帽（Cu、Zn 總含量約為99%）回收Cu并制備ZnO 的部分實(shí)驗(yàn)過程如下：
（1）銅帽溶解時(shí)加入H₂O₂ 的目的是Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．銅帽溶解完全后，需將溶液中過量的H₂O₂ 除去．除去H₂O₂ 的簡(jiǎn)便方法是加熱至沸．
（2）為確定加入鋅灰（主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物）的量，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)定除去H₂O₂ 后溶液中Cu²⁺的濃度．實(shí)驗(yàn)操作為：準(zhǔn)確量取100mL含有Cu²⁺的溶液于燒杯中，取溶液20mL加水稀釋至100mL，調(diào)節(jié)溶液pH=3～4，加入過量的KI，用0.1mol/L Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)．上述過程中反應(yīng)的離子方程式如下：2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂     2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-
①滴定選用的指示劑為淀粉溶液
②若滴定前溶液中的H₂O₂ 沒有除盡，所測(cè)定的Cu²⁺含量將會(huì)偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
③若滴定中消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL，則原溶液中Cu²⁺物質(zhì)的量濃度為0.125mol/L．
（3）已知pH＞11 時(shí)Zn（OH）₂ 能溶于NaOH溶液生成ZnO₂^2-．下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH 按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計(jì)算）．

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：30%H₂O₂、1.0mol•L^-1HNO₃、1.0mol•L^-1NaOH．
由除去銅的濾液制備ZnO 的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：
①向?yàn)V液中加入30%H₂O₂，使其充分反應(yīng)；②滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；③過濾；④向?yàn)V液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全；⑤過濾、洗滌、干燥；⑥900℃煅燒．

Answer 1

分析 （1）酸性條件下Cu與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅和水；過氧化氫加熱到153℃便猛烈的分解；
（2）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)作用變藍(lán)解答；
②根據(jù)H₂O₂+2I^-+2H⁺=I₂+2H₂O解答；
③根據(jù)反應(yīng)2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂ 和2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-，有關(guān)系式Cu²⁺～S₂O₃^2-，根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量可計(jì)算得Cu²⁺的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定Cu²⁺物質(zhì)的量濃度；
（3）滴加H₂O₂溶液，使Fe²⁺轉(zhuǎn)化完全為Fe³⁺，滴加NaOH溶液，形成氫氧化鐵沉淀，除雜后形成氫氧化鋅沉淀，過濾、洗滌、干燥900℃煅燒制得氧化鋅．

解答 解：（1）因?yàn)殡p氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當(dāng)然這是一個(gè)微弱的反應(yīng)，形成一個(gè)平衡，但是形成的氧化銅馬上就會(huì)被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應(yīng)朝正方向進(jìn)行，故而逐漸溶解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，過氧化氫性質(zhì)比較穩(wěn)定，若加熱到153℃便猛烈的分解為水和氧氣，將溶液中過量的H₂O₂ 除去可加熱至沸，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；加熱至沸；
（2）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)作用變藍(lán)可知，可用淀粉溶液為指示劑，
故答案為：淀粉溶液；
②若留有H₂O₂，加入KI后，會(huì)有以下反應(yīng)：H₂O₂+2I^-+2H⁺=I₂+2H₂O誤當(dāng)成2Cu²⁺+4I^-=2CuI（白色）↓+I₂ 生成的碘，使測(cè)定結(jié)果偏高，
故答案為：偏高；
③根據(jù)反應(yīng)2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂ 和2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-，有關(guān)系式Cu²⁺～S₂O₃^2-，根據(jù)題意可知Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，所以溶液中Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.0025mol，測(cè)溶液中Cu²⁺物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.0025mol}{0.02L}$=0.125mol/L，
故答案為：0.125mol/L；
（3）①向?yàn)V液中加入30%H₂O₂，使其充分反應(yīng)，目的使Fe²⁺轉(zhuǎn)化完全為Fe³⁺，滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全，向?yàn)V液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全，900℃煅燒，制得氧化鋅，
故答案為：向?yàn)V液中加入30%H₂O₂，使其充分反應(yīng)；滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；向?yàn)V液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查實(shí)驗(yàn)室廢棄舊電池的銅帽回收銅和制備ZnO，考查學(xué)生對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)處理能力，注意實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原理和步驟是解答的關(guān)鍵，平時(shí)注意打好扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．