题目内容

【题目】信息时代产生的大量电子垃圾对环境造成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线:

回答下列问题:

(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为_______________________________________;得到滤渣1的主要成分为________________

(2)第②步加入H2O2的作用是______________________________________,使用H2O2的优点是______________________________________________;调节pH的目的是使_______________生成沉淀。

(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________

(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:

上述三种方案中,______方案不可行 。

【答案】Cu+4H+2NO3Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H+2NO33Cu2++2NO↑+4H2O Au Pt 把Fe2+氧化为Fe3+ 该氧化剂的优点是不引入杂质,产物对环境无污染 Fe3+和Al3+ 加热脱水

【解析】

(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+;所以滤渣1的成分是PtAu;

(2)过氧化氢具有氧化性且被还原为水,无杂质无污染;可以氧化亚铁离子为铁离子易于沉淀除去,调节溶液PH目的是铁离子和铝离子全部沉淀;第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化为Fe3+,该氧化剂的优点是不引入杂质,产物对环境物污染.调溶液PH的目的是使Fe3+Al3+形成沉淀.所以滤液2的成分是Cu2+,滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝;

(3)第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水;

(4)依据实验方案过程分析制备晶体中是否含有杂质,使用的试剂作用,原料的利用率,原子利用率因素分析判断;

(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+;所以滤渣1的成分是PtAu,滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+;第①步Cu与酸反应的离子方程式为: Cu+4H+2NO3Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H+2NO33Cu2++2NO↑+4H2O

(2)第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;过氧化氢做氧化剂不引入杂质,对环境无污染;调节溶液pH使Fe3+、Al3+全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜。

(3)第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法在坩埚中加热脱水;

(4)制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中,甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝,冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质,方法不可行;乙和丙方法均可行;乙方案先在滤渣中加H2SO4,生成Fe2(SO43Al2(SO43,再加Al粉和Fe2(SO43生成Al2(SO43,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体;

丙方案先在滤渣中加NaOHAl(OH)3反应生成NaAlO2,再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO43,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体;

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