Question

2．利用處理廢棄的線路板得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt的金屬混合物制備硫酸銅和硫酸鋁晶體，流程如圖1：

（1）步驟①～③中過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯、漏斗外還有玻璃棒．
（2）步驟①中Cu發(fā)生的離子方程式為Cu+H₂O₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，此時該溶液中所有的金屬陽離子是Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；步驟②中得到濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃（填化學(xué)式）．
（3）濾渣3加適量稀硫酸溶解，將得到溶液進(jìn)行：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌，即得到硫酸銅晶體；由濾液3制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O時，按化學(xué)反應(yīng)順序用到的試劑依次為④②．（填序號）
①NaOH溶液    ②稀硫酸    ③氨水    ④二氧化碳
（4）在步驟（3）中，發(fā)生反應(yīng)的第一個離子方程式是Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（5）為測定制得硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O）中結(jié)晶水含量，取12.5g硫酸銅晶體進(jìn)行加熱分解，得到固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖2．
已知加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，計(jì)算CuSO₄•xH₂O中x的值為5；258℃到650℃時反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuSO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 Cu、Fe、Al、Au、Pt的金屬混合物中加入硫酸和H₂O₂的混合物溶解，可以得到濾液1為鐵鹽、鋁鹽、銅鹽溶液，濾渣1為Au、Pt，濾液1調(diào)節(jié)pH使鐵離子沉淀，過濾分離出濾渣2為氫氧化鐵，再向?yàn)V液2中加入過量的NaOH溶液，過濾得濾液3為偏鋁酸鈉溶液，再通入過量的二氧化碳?xì)怏w，生成氫氧化鋁沉淀，過濾向沉淀中加稀硫酸，結(jié)晶得Al₂（SO₄）₃•18H₂O；濾渣3為Cu（OH）₂，加硫酸溶解后，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌，即得到硫酸銅晶體；
根據(jù)加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水，所以前三段為失去結(jié)晶水的過程，最后一段，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物氧化銅、二氧化硫及氧氣，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）過濾操作所用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗，故答案為：玻璃棒；
（2）在金屬混合物與硫酸和H₂O₂的反應(yīng)中，銅與硫酸和H₂O₂在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅和水，離子方程式為Cu+H₂O₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O，鐵也被氧化生成Fe³⁺，鋁生成Al³⁺，所以此時該溶液中所有的金屬陽離子是Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；根據(jù)以上分析步驟②中得到濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃，故答案為：Cu+H₂O₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O；Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；Fe（OH）₃；
（3）根據(jù)以上分析，濾渣3為Cu（OH）₂，加硫酸溶解后，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌，即得到硫酸銅晶體；濾液3為偏鋁酸鈉溶液，再通入過量的二氧化碳?xì)怏w，生成氫氧化鋁沉淀，過濾向沉淀中加稀硫酸，結(jié)晶得Al₂（SO₄）₃•18H₂O，故答案為：冷卻結(jié)晶；④②；
（4）在步驟（3）中，加入過量的NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的第一個離子方程式為Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（5）加熱過程中，硫酸銅晶體分步失去結(jié)晶水，所以前三段為失去結(jié)晶水的過程，最后一段，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物氧化銅、二氧化硫及氧氣；
則由圖示數(shù)據(jù)可知，結(jié)晶水的質(zhì)量為：12.50g-8.0g=4.5g
CuSO₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+xH₂O↑．
160+18x                          18x
12.50g                           4.5g
160+18x=50x
解得x=5；
258℃到650℃時，最后一段，硫酸銅粉末就會發(fā)生分解，生成黑色金屬氧化物氧化銅、二氧化硫及氧氣，反應(yīng)方程式為：2CuSO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑，故答案為：5；2CuSO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)流程及物質(zhì)組成、性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的考查，題目難度中等．