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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)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是________________________________________________________________________

(用化学方程式表示)。

②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是________________________________________________________________________。

(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-1 HNO3、1.0 mol·L-1 NaOH。

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为

①________________________________________________________________________;

②________________________________________________________________________;

③过滤;

④________________________________________________________________________;

⑤过滤、洗涤、干燥;

⑥900 ℃煅烧。


答案 (1)①Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O

②加热(至沸)

(3)①向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应

②滴加1.0 mol·L-1 NaOH溶液,调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全

④向滤液中滴加1.0 mol·L-1 NaOH,调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全

解析 (1)①Cu与稀H2SO4不发生反应,加入H2O2的目的是溶解铜,化学方程式为Cu+H2SO4+H2O2===CuSO4+2H2O。

②H2O2具有不稳定性,受热易分解生成H2O和O2,可通过加热的方法除去溶液中过量的H2O2。

(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。


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