Question

為了降低電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成的影響，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：

（1）第①步Cu與混酸反應(yīng)的離子方程式為　　．得到濾渣1的主要成分為　　．

（2）第②步中加入H₂O₂的作用是　　，使用H₂O₂的優(yōu)點是　　；調(diào)溶液pH的目的是　　．

（3）簡述第③步由濾液2得到CuSO₄•5H₂O的方法是　　．

（4）由濾渣2制取Al₂（SO₄）₃•18H₂O，設(shè)計了以下三種方案：

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）用滴定法測定CuSO₄•5H₂O含量．取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用

c mol/L EDTA（H₂Y^2﹣）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反應(yīng)如下：

Cu²⁺+H₂Y^2﹣→CuY^2﹣+2H⁺．寫出計算CuSO₄•5H₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式ω=　　．

Answer 1

考點：

制備實驗方案的設(shè)計；化學(xué)方程式的有關(guān)計算；物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．.
專題：	實驗設(shè)計題．
分析：	（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+； （2）過氧化氫具有氧化性且被還原為水，無雜質(zhì)無污染；可以氧化亞鐵離子為鐵離子易于沉淀除去，調(diào)節(jié)溶液PH目的是鐵離子和鋁離子全部沉淀；第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+，該氧化劑的優(yōu)點是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對環(huán)境物污染．調(diào)溶液PH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀．所以濾液2的成分是Cu2+，濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁； （3）第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應(yīng)是在坩堝中加熱脫水，經(jīng)過蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾，最終制得硫酸銅晶體； （4）依據(jù)實驗方案過程分析制備晶體中是否含有雜質(zhì)，使用的試劑作用，原料的利用率，原子利用率因素分析判斷； （5）依據(jù)滴定實驗和反應(yīng)離子方程式計算得到．
解答：	解：（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，Au、Pt和酸不反應(yīng)，所以是濾渣； 故答案為：Cu+4H++2NO3﹣Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3﹣3Cu2++2NO↑+4H2O，Au、Pt； （2）第②步加H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，過氧化氫做氧化劑不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染，調(diào)節(jié)溶液PH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， 故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染；使Fe3+、Al3+沉淀除去； （3）第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應(yīng)是在坩堝中加熱脫水，經(jīng)過蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾，最終制得硫酸銅晶體； 故答案為：加熱濾液2，經(jīng)過蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾，最終制得硫酸銅晶體； （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，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，因為丙加的NaOH和制備的Al2（SO4）3的原子組成沒有關(guān)系，造成原子浪費， 所以從原子利用率和是否產(chǎn)生雜質(zhì)考慮知，乙更合理， 故答案為：甲；所得產(chǎn)品中含有較多Fe2（SO4）3雜質(zhì)；乙． （5）取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用c mol•L﹣1 EDTA（H2Y2﹣）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液bmL．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，則20mL溶液中銅離子的物質(zhì)的量=cmol/L×b×10﹣3L=bc×10﹣3mol； 則ag樣品中CuSO4•5H2O的質(zhì)量=c×b×10﹣3mol×250g/mol×5，所以CuSO4•5H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式=×100%． 故答案為：×100%．
點評：	本題考查離子分離的方法，實驗設(shè)計，試劑選擇，中和滴定的簡單計算和誤差的分析，離子性質(zhì)的熟練掌握是解題關(guān)鍵，題目大．