Question

某研究小組將一批廢棄的線路板經(jīng)濃硝酸和稀硫酸處理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金屬離子,并設計了以下兩種流程以分別制取CuSO4·5H2O晶體和AlCl3

溶液:

已知:相關金屬離子開始沉淀至完全沉淀時的pH范圍為:

離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Cu2+
pH范圍	2.2～3.2	5.5～9.0	4.1～5.0	5.3～6.6

請回答下列問題:

(1)加入H2O2的作用是　 ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶體較為純凈,pH至少應調(diào)至　　　　。

(2)寫出H2O2與Fe2+反應的離子方程式:  。

(3)流程②中加入適量Al粉起的作用是  　　　。

(4)根據(jù)你所學的化學知識,由AlCl3溶液(不添加其他化學試劑)能否制得無水AlCl3　　　　(填“能”或“不能”),原因是　 。

(5)取體積為V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與所加的NaOH溶液的體積(L)關系如圖。請用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)=　 。

 

 

Answer 1

(1)將Fe2+氧化為Fe3+　5.0

(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

(3)與酸浸液中Fe3+和H+反應生成Al3+

(4)不能　直接加熱AlCl3溶液,會發(fā)生水解反應,最終得到氧化鋁　(5)

【解析】(1)由相關金屬離子沉淀,pH范圍圖表可知:Fe2+與Cu2+沉淀pH范圍存在交叉,不易除去,故加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,可避免這一問題,并且調(diào)節(jié)pH為5.0,可以將Al3+與Fe3+同時除去。

(2)H2O2與Fe2+反應的離子方程式為:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。

(3)由流程圖可知,濾渣是Fe(OH)3與Al(OH)3的混合物,加鹽酸溶解后得到的是含FeCl3、AlCl3、HCl的混合物,為了得到較純的AlCl3溶液,加入適量Al可以將FeCl3與HCl反應掉。

(4)AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加熱蒸發(fā)時,HCl會揮發(fā)造成平衡右移,最終得不到AlCl3。

(5)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為a,據(jù)圖像可知:

V1～V2段發(fā)生反應為:

Al3++3OH-Al(OH)3↓,

Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;

V2～V3段發(fā)生反應為:

Al(OH)3+OH-Al+2H2O,

據(jù)此可求出n(Al3+)=a(V3-V2),

n(Fe3+)=,

故n(Fe3+)∶n(Al3+)=。