Question

电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

按要求回答下列问题：
（1）滤渣1中存在的金属有

 

．
（2）已知沉淀物的pH如下表：

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.7
Cu2+	4.9	6.7
Al3+	3.0	4.4

①则操作②中X物质最好选用的是

 

（填编号）
a．酸性高锰酸钾溶液    b．漂白粉    c．氯气       d．双氧水
②理论上应控制溶液pH的范围是

 

．
（3）检验滤液2中既不存在Fe²⁺又不存在Fe³⁺的操作步骤是

 

．
（4）用一个离子方程式表示在酸浸液中加入足量铝粉的反应：

 

．
（5）由CuSO₄?5H₂O制备CuSO₄时，应把CuSO₄?5H₂O放在

 

（填仪器名称）中加热脱水．
（6）现向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根据该实验可得出的结论是

 

（填序号）
A．Ksp（CuCO₃）＜Ksp（CaCO₃）  B．c（Cu²⁺）＜c（Ca²⁺）
C.

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

         D.

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＜

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

．

Answer 1

分析：（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生了反应，所以滤渣1的成分是Pt和Au；
（2）①根据双氧水具有氧化性且被还原为水，产物无杂质无污染进行分析；
②依据流程分析，加入氧化剂后亚铁离子被氧化为铁离子，加入氢氧化钠调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，铜离子不沉淀，据此判断pH的范围；
（3）根据检验铁离子、亚铁离子的方法进行解答，注意先检验铁离子，再检验亚铁离子；
（4）滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝的混合物，加入酸溶液后生成了铁离子、铝离子，向该溶液中加入铝粉，铁离子与铝反应生成铁和铝离子，据此写出反应的离子方程式；
（5）加热硫酸铜晶体时需要放在坩埚中进行；
（6）先生成CuCO₃沉淀，说明溶液中铜离子生成碳酸铜沉淀需要的碳酸根离子浓度

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

小于钙离子生成碳酸钙沉淀需要的碳酸根离子浓度

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，据此进行解答．

解答：解：（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺，Au、Pt和酸不反应，所以滤渣是Au、Pt，故答案为：Au、Pt；
（2）①第②步加入试剂X的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，双氧水与亚铁离子的反应为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，双氧水做氧化剂被还原后为水，不引入杂质，对环境无污染，而高锰酸钾溶液、漂白粉、氯气做氧化剂，反应后引进了装置，且污染环境，所以试剂X最好选用双氧水，
故答案为：d；
②调溶液PH的目的是使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀，依据图表数据分析可知，铁离子完全沉淀时溶液pH=3.7，铝离子完全沉淀时溶液pH=4.4，而铜离子开始沉淀时的pH=4.9，所以使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀，铜离子不沉淀，溶液pH调节范围应该为：4.4＜pH＜4.9，
故答案为：4.4＜pH＜4.9；
（3）检验滤液2中既不存在Fe²⁺又不存在Fe³⁺，可以先取少量滤液，向溶液中加入硫氰化钾溶液，如果溶液没有变成红色，证明溶液中不存在铁离子，然后向溶液中滴入新制的氯水，如果溶液没有变成红色，证明不存在亚铁离子，
故答案为：取少量滤液于试管中，向其中加入少量KSCN溶液，如果溶液不变红证明不存在Fe³⁺，继续向溶液中滴入新制氯水，如果溶液不变红证明不存在Fe²⁺；
（4）根据实验流程，酸浸液中含有铁离子和铝离子，向酸浸液中加入铝粉后，铁离子与铝发生反应生成铁和铝离子，反应的离子方程式为Fe³⁺+Al=Al³⁺+Fe，
故答案为：Fe³⁺+Al=Al³⁺+Fe；
（5）由CuSO₄?5H₂O制备CuSO₄时，应把CuSO₄?5H₂O放在坩埚中，故答案为：坩埚；
（6）碳酸铜、碳酸钙的溶度积分别为：Ksp（CuCO₃）=c（Cu²⁺）?c（CO₃^2-）、Ksp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-），向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，说明铜离子生成碳酸铜沉淀需要的碳酸根离子浓度小于钙离子生成碳酸钙沉淀需要的碳酸根离子，即

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

＜

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，整理得：

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

，
故答案为：C．

点评：本题考查了硫酸铝、硫酸铜的制备、难溶物溶解平衡及沉淀转化的本质，题目难度较大，合理分析题中制备流程及制取原理是解题根据，（6）为难点、易错点，注意相同类型的难溶物，其溶度积越小，溶解度越小．