题目内容

3．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的部分实验过程如下：

（1）①铜帽溶解时加入H2O2的目的是Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O（用化学方程式表示）．
②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去．除去H2O2的简便方法是加热至沸．
（2）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+2S2O32-═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蓝色褪去并半分钟内不恢复．
②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”）．
（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pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）
开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Zn2+5.98.9
实验中可选用的试剂：30% H2O2、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1 NaOH．
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；
②滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；
③过滤；
④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．

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，据此分析解答即可；
（1）①酸性条件下Cu与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸铜和水；②过氧化氢加热到153℃便猛烈的分解；
（2）①根据淀粉与碘单质作用变蓝解答；
②根据H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O解答；
（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）①因为双氧水在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜，当然这是一个微弱的反应，形成一个平衡，但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解，平衡被打破，反应朝正方向进行，故而逐渐溶解，反应的化学方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
故答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
②过氧化氢性质比较稳定，若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气，将溶液中过量的H2O2 除去可加热至沸，
故答案为：加热至沸；
（2）①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；蓝色褪去并半分钟内不恢复；
②若留有H2O2，加入KI后，会有以下反应：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O，误当成2Cu2++4I-=2CuI（白色）↓+I2 生成的碘，使测定结果偏高，
故答案为：偏高；
（3）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+，滴加NaOH溶液，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全，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，900℃煅烧，制得氧化锌，
故答案为：向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应；滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；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．

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．

练习册系列答案
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