Question

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

（1）为确定加入锌灰（主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物）含量，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pH=3～4，加入过量KI，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点．上述过程中的离子方程式如下：2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂；I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①Na₂S₂O₃标准溶液应装在碱式（填酸式或碱式）滴定管内．
②滴定选用的指示剂为淀粉溶液，滴定终点观察到的现象为滴加最后一滴，颜色由蓝色变成无色，且半分钟内不变．
③若滴定前溶液中H₂O₂没有除尽，所测定的Cu²⁺的含量将会偏高（填“偏高”“偏低”“不变”）．
（2）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pH范围（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L^-1计算）．
实验中可选用的试剂：30% H₂O₂、1.0mol•L^-1HNO₃、1.0mol•L^-1 NaOH．

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

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：
①加H₂O₂，氧化Fe²⁺；
②加氢氧化钠溶液，控制PH在4左右；
③过滤；
④加氢氧化钠溶液，控制PH在8.9-11之间；
⑤过滤、洗涤、干燥
⑥900℃煅烧．

Answer 1

分析 废弃旧电池的铜帽加水超声洗涤去除表面的可溶性杂质，然后加入稀硫酸和双氧水，双氧水具有强氧化性，能在酸性条件下氧化铜生成铜盐，加入氢氧化钠降低酸性，然后加入足量的锌灰，由于锌的活泼性强于铜，故能把铜从其盐溶液中置换出来，剩余锌的化合物制备ZnO，
（1）①Na₂S₂O₃标准溶液因为水解呈碱性，所以要放在碱式滴定管中；
②根据淀粉与碘单质作用变蓝解答；
③若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，则加入碘离子后双氧水氧化碘离子产生的碘单质，会导致Na₂S₂O₃标准溶液消耗偏大，据此分析；
（3）滴加H₂O₂溶液，使Fe²⁺转化完全为Fe³⁺，滴加NaOH溶液，形成氢氧化铁沉淀，除杂后形成氢氧化锌沉淀，过滤、洗涤、干燥900℃煅烧制得氧化锌．

解答 解：（1）①Na₂S₂O₃标准溶液因为水解呈碱性，所以要放在碱式滴定管中，
故答案为：碱式；
②淀粉溶液为指示剂，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，
故答案为：淀粉溶液；滴加最后一滴，颜色由蓝色变成无色，且半分钟内不变；
③若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，则加入碘离子后双氧水氧化碘离子产生的碘单质，会导致Na₂S₂O₃标准溶液消耗偏大，则所测定c （Cu²⁺）将会偏高，
故答案为：偏高；
（3）根据表中阳离子沉淀的PH可知，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30%H₂O₂，使其充分反应，目的使Fe²⁺转化完全为Fe³⁺，②加氢氧化钠溶液，控制PH在4左右，使Fe³⁺沉淀完全，③过滤，向滤液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全，⑤过滤、洗涤、干燥
⑥900℃煅烧，制得氧化锌，
故答案为：加H₂O₂，氧化Fe²⁺； 加氢氧化钠溶液，控制PH在4左右；加氢氧化钠溶液，控制PH在8.9-11之间．

点评 本题主要考查实验室废弃旧电池的铜帽回收铜和制备ZnO，考查学生对综合实验处理能力，注意实验方案的设计原理和步骤是解答的关键，平时注意打好扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力培养，题目难度中等．