Question

【题目】废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：

(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是_________________________(用化学方程式表示)。

(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu2＋+4I－=2CuI(白色)↓+I2；2S2O32－+I2=2I－+S4O62－。

①滴定选用的指示剂为淀粉溶液，滴定终点观察到的现象为_______________________。

②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会_______(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

(3)已知pH＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1.1	3.2
Fe2＋	5.8	8.8
Zn2＋	5.9	8.9

实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应；②滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH范围：________；③过滤；④向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH范围：___________；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O蓝色褪去，且半分钟不变色偏高约为5(或3.2≤pH<5.9)约为10(或8.9≤pH≤11)

【解析】

利用废旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO，电池铜帽加入水过滤后除去溶于水的杂质，在固体中加入稀硫酸酸化的过氧化氢溶解，铜生成硫酸铜溶液，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH=2沉淀铁离子，加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)，反应过滤得到海绵铜，沉淀锌离子得到氢氧化锌，热分解得到到氧化锌，据此判断。

(1)双氧水在酸性溶液中把铜氧化成硫酸铜，反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O；

(2)①淀粉溶液为指示剂，由于碘遇淀粉显蓝色，则当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点；

②若留有H2O2，加入KI后会有以下反应发生H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O，导致生成的碘增加，消耗Na2S2O3标准溶液的体积增加，所以使测定结果偏高；

(3)除去铜的滤液中含有Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋等，若制备ZnO应除去Fe3＋和Fe2＋。由表中信息可知，Fe2＋和Zn2＋开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较小，但Fe3＋与Zn2＋开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较大，故可加入30%H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(3.2≤pH＜5.9)，使Fe3＋沉淀完全，此时Zn2＋不产生沉淀，充分反应后过滤，向滤液中滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(8.9≤pH≤11)，使Zn2＋产生Zn(OH)2沉淀，并对Zn(OH)2沉淀进行洗涤、干燥、煅烧，即可得到ZnO。