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)的化學(xué)方程式為_______________________________________；

得到濾渣1的主要成分為________________。

(2)第②步加入H2O2的的離子方程式為______________________________________；使用H2O2的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________；調(diào)節(jié)pH所產(chǎn)生的沉淀的化學(xué)式為______、______。

(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，可行方案是______，其中不可行方案的原因是______________________。

Answer 1

【答案】Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑ Au和pt H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 綠色環(huán)保，無污染物產(chǎn)生 Al(OH)3 Fe(OH)3 加熱蒸干或加濃硫酸吸水 乙和丙 甲中無法除去Fe3+

【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Fe2+、Al3+、Cu2+；所以濾渣1 的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Fe2+、Al3+、Cu2+；銅與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮和硝酸銅，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；
(2)過氧化氫具有氧化性且被還原為水，無雜質(zhì)無污染；過氧化氫把亞鐵離子氧化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；

(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或加濃硫酸吸水；

(4) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)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,原子利用率等因素分析判斷。

(1) 稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Fe2+、Al3+、Cu2+；所以濾渣1 的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Fe2+、Al3+、Cu2+；Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑；綜上所述，本題答案是：Cu+4HNO3(濃)== Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 ↑； Au和pt 。

(2) 第②步加H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O ；過氧化氫做氧化劑被還原后為水,不引入雜質(zhì),對環(huán)境無污染，綠色環(huán)保；調(diào)節(jié)溶液pH使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；綜上所述，本題答案是：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O ；綠色環(huán)保，無污染物產(chǎn)生；Al(OH)3 ；Fe(OH)3。
(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或加濃硫酸吸水 ； 因此，本題正確答案是：加熱脫水或加濃硫酸吸水。
(4)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)；
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反應(yīng)生成Al2(SO4)3，對濾液進(jìn)行蒸發(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；

所以上述三種方案中：甲方案制得的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì),不可行，乙和丙可行；因此，本題正確答案是: 乙和丙；甲中無法除去Fe3+。