Question

【題目】[化學(xué)—選修2：化學(xué)與技術(shù)]

信息時代給人們的生活帶來了極大的便利，但同時也產(chǎn)生了大量的電子垃圾。某化學(xué)興趣小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到了主要含Cu、Al及少量Fe、Au等金屬的混合物，并設(shè)計了如下制備硫酸銅晶體和硫酸鋁晶體的路線：

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

（1）過濾操作中用到的玻璃儀器有___________。

（2）Cu可溶于稀硫酸與H2O2的混合溶液，其離子方程式是____________。

（3）濾渣a的主要成分是_________________。

（4）步驟③中X的取值范圍是____________________。

（5）為了測定硫酸銅晶體的純度，該組甲同學(xué)準確稱取4.0g樣品溶于水配成100mL溶液，取10mL溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)溶液pH＝3～4，加入過量的KI和淀粉指示劑，用0.1000 mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定至終點。共消耗14.00mLNa2S2O3標準溶液。上述過程中反應(yīng)的離子方程式如下：

2Cu2+＋4I－＝2CuI（白色）↓＋I2 2S2O32－＋I2＝2I－＋S4O62－

①樣品中硫酸銅晶體的質(zhì)量分數(shù)為____________。

②該組乙同學(xué)提出通過直接測定樣品中SO42－的量也可求得硫酸銅晶體的純度，老師審核后予以否決，其原因是______________。

（6）請你設(shè)計一個由濾渣c得到Al2（SO4）3·18H2O的實驗方案___________。

Answer 1

【答案】（1）漏斗、燒杯、玻璃棒；

（2）Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；（3）Au；

（4）5.2≤X<5.4；（5）①87.5%；②樣品中的雜質(zhì)Na2SO4中也含有SO42-；

（6）將濾渣c加入稀硫酸溶解，然后蒸發(fā)、濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾得到晶體

【解析】

試題分析：由流程可知，金屬混合物加入稀硫酸鋁、鐵溶解，加入過氧化氫，亞鐵離子被氧化為鐵離子，銅在酸性溶液中被過氧化氫氧化為銅離子，過濾得到濾渣a為Au，濾液中主要含有鐵離子、鋁離子和銅離子，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=3.4，依據(jù)題干信息，是為了沉淀鐵離子，過濾得到濾渣b為Fe（OH）3，濾液為鋁離子和銅離子，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=5.2～5.4使鋁離子全部沉淀過濾得到濾渣C為Al（OH）3，用硫酸溶解后蒸發(fā)、濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾得到Al2（SO4）218H2O晶體；得到濾液為硫酸銅溶液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；

（1）過濾是化學(xué)實驗中經(jīng)常用到的實驗操作．過濾操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；

（2）Cu可溶于稀硫酸與H2O2的混合溶液，銅被氧化成銅離子，雙氧水生成水，根據(jù)化合價升降相等配平，反應(yīng)的離子方程式是Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

（3）由于Cu、Al、Fe都因反應(yīng)溶解于溶液中，剩下Au不反應(yīng)，過濾到了濾渣a中；

（4）加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=x，目的是生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁開始沉淀pH=4，沉淀完全pH=5.2，氫氧化銅開始沉淀pH=5.4，所以選擇的pH范圍是：5.2≤X＜5.4；

（5）由2Cu2+＋4I－＝2CuI（白色）↓＋I2、2S2O32－＋I2＝2I－＋S4O62－可知， 反應(yīng)的定量關(guān)系為：

2Cu2+～I2 ～2S2O32-

1.4×10-3mol 0.100 0molL-1×0.014.00L=1.4×10-3mol

100ml溶液中含硫酸銅晶體物質(zhì)的量為1.4×10-2mol，所以硫酸銅晶體的質(zhì)量分數(shù) ＝ × 100% ＝ 87.5%；

②依據(jù)流程分析判斷，樣品中含有硫酸鈉，不能通過測定硫酸根離子的方法計算得到硫酸銅晶體的質(zhì)量分數(shù)；

（6）分析流程可知，濾渣C主要是氫氧鋁，加入硫酸溶解后通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體Al2（SO4）318H2O。