Question

【題目】信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境造成了極大的威脅。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晶體的路線：

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步加入H2O2的作用是______________________________________，使用H2O2的優(yōu)點是______________________________________________；調(diào)節(jié)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：

上述三種方案中，______方案不可行 。

Answer 1

【答案】Cu＋4H＋＋2NO3－Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Au Pt 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)境無污染 Fe3＋和Al3＋ 加熱脫水 甲

【解析】

（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；

（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；

（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；

（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 。

（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使Fe3＋、Al3＋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。

（3）第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法：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；