Question

（信息时代给人们的生活带来了极大的便利，但同时也产生了大量的电子垃圾．某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到了主要含Cu、Al及少量Fe、Au等金属的混合物，并设计了如图制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀	1.1	4.0	5.4
完全沉淀	3.2	5.2	6.7

（1）过滤操作中用到的玻璃仪器有

 

．
（2）Cu可溶于稀硫酸与H₂O₂的混合溶液，其离子方程式是

 

．
（3）滤渣a的主要成分是

 

．
（4）步骤③中X的取值范围是

 

．
（5）某小组甲同学提出如下方案测定CuSO₄?5H₂O晶体的纯度．
取b g试样配成100m L溶液，每次取20.00m L，消除干扰离子后，用c mol?L^-1EDTA（H₂Y^2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液12.00m L．滴定反应如下：Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺．
①写出计算CuSO₄?5H₂O质量分数的表达式w=

 

．
②下列操作会导致CuSO₄?5H₂O含量的测定结果偏高的是

 

（填字母）．
a．未干燥锥形瓶　b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子
③该小组乙同学提出通过直接测定样品中SO₄^2一的量也可求得硫酸铜晶体的纯度，老师审核后予以否决，其原因是

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：由流程可知，金属混合物加入稀硫酸铝、铁溶解，加入过氧化氢，亚铁离子被氧化为铁离子，铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化为铜离子，过滤得到滤渣a为Au，滤液中主要含有铁离子铝离子和铜离子，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=3.4，依据题干信息，是为了沉淀铁离子，过滤得到滤渣b为Fe（OH）₃，滤液为铝离子和铜离子，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=5.2-5.4使铝离子全部沉淀过滤得到滤渣C为Al（OH）₃，用硫酸溶解后蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤得到Al₂（SO₄）₂?18H₂O晶体；得到滤液为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体；
（1）过滤操作用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）铜被双氧水氧化成铜离子，Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O；
（3）Cu、Al及少量Fe、Au等金属的混合物，其中铜、铝、铁都发生反应而溶解，Au化学性质稳定，成为滤渣a的主要成分；
（4）滤渣c是氢氧化铝，根据部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH表，选择使氢氧化铝沉淀完全且氢氧化铜不沉淀的PH；
（5））①根据反应方程式及滴定数据计算出硫酸铜的物质的量，再计算出硫酸铜晶体的质量分数；
②根据CuSO₄?5H₂O质量分数的表达式：

15c

b

×100% 分析误差；
③样品中的杂质Na₂SO₄中也含有SO₄^2-．

解答： 解：（1）过滤是化学实验中经常用到的实验操作．过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）Cu可溶于稀硫酸与H₂O₂的混合溶液，铜被氧化成铜离子，双氧水生成水，根据化合价升降相等配平，反应的离子方程式是：Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O；
故答案为：Cu+H₂O₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O；
（3）由于Cu、Al、Fe都因反应溶解于溶液中，剩下Au不反应，过滤到了滤渣a中；
故答案为：Au；
（4）加入氢氧化钠溶液调节PH=x，目的是生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝开始沉淀PH=4，沉淀完全PH=5.2，氢氧化铜开始沉淀PH=5.4，所以选择的PH范围是：5.2≤X＜5.4；
故答案为：5.2≤X＜5.4；
（5））①根据方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=c×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=c×12×10^-3mol×250g/mol=3c g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的质量为：3c×5=15cg，所以ω=

15c

b

×100%，
故答案为：：

15c

b

×100%；
②根据CuSO₄?5H₂O质量分数的表达式：

15c

b

×100% 分析，
a．未干燥锥形瓶，对滴定无影响；　
b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡，读数时标准溶液体积偏小，结果偏小；
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子，导致消耗的EDTA偏多，计算结果偏大，
故答案为c；
③由于样品中的杂质Na₂SO₄中也含有SO₄^2-，不能通过直接测定样品中SO₄^2-的量求得硫酸铜晶体的纯度，
故答案为：样品中的杂质Na₂SO₄中也含有SO₄^2-．

点评：本题考查金属混合物的分离和提纯，关键是提取题中的信息，根据所学知识完成，本题难度中等．