Question

为了降低电子垃圾对环境构成的影响，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

（1）第①步Cu与混酸反应的离子方程式为　　．得到滤渣1的主要成分为　　．

（2）第②步中加入H₂O₂的作用是　　，使用H₂O₂的优点是　　；调溶液pH的目的是　　．

（3）简述第③步由滤液2得到CuSO₄•5H₂O的方法是　　．

（4）由滤渣2制取Al₂（SO₄）₃•18H₂O，设计了以下三种方案：

上述三种方案中，　　方案不可行，原因是　　；从原子利用率角度考虑，　　方案更合理．

（5）用滴定法测定CuSO₄•5H₂O含量．取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用

c mol/L EDTA（H₂Y^2﹣）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反应如下：

Cu²⁺+H₂Y^2﹣→CuY^2﹣+2H⁺．写出计算CuSO₄•5H₂O质量分数的表达式ω=　　．

Answer 1

考点：

制备实验方案的设计；化学方程式的有关计算；物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．.
专题：	实验设计题．
分析：	（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+；所以滤渣1 的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+； （2）过氧化氢具有氧化性且被还原为水，无杂质无污染；可以氧化亚铁离子为铁离子易于沉淀除去，调节溶液PH目的是铁离子和铝离子全部沉淀；第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化为Fe3+，该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境物污染．调溶液PH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀．所以滤液2的成分是Cu2+，滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝； （3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体； （4）依据实验方案过程分析制备晶体中是否含有杂质，使用的试剂作用，原料的利用率，原子利用率因素分析判断； （5）依据滴定实验和反应离子方程式计算得到．
解答：	解：（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+；所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+；第①步Cu与酸反应的离子方程式为：Cu+4H++2NO3﹣Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3﹣3Cu2++2NO↑+4H2O，Au、Pt和酸不反应，所以是滤渣； 故答案为：Cu+4H++2NO3﹣Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3﹣3Cu2++2NO↑+4H2O，Au、Pt； （2）第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，过氧化氢做氧化剂不引入杂质，对环境无污染，调节溶液PH铁离子和铝离子全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜， 故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；不引入杂质，对环境无污染；使Fe3+、Al3+沉淀除去； （3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体； 故答案为：加热滤液2，经过蒸发、冷却、结晶、过滤，最终制得硫酸铜晶体； （4）制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中， 甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行；乙和丙方法均可行；乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3，再加Al粉和Fe2（SO4）3生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体； 丙方案先在滤渣中加NaOH和Al（OH）3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体；但从原子利用角度考虑方案乙更合理，因为丙加的NaOH和制备的Al2（SO4）3的原子组成没有关系，造成原子浪费， 所以从原子利用率和是否产生杂质考虑知，乙更合理， 故答案为：甲；所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质；乙． （5）取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c mol•L﹣1 EDTA（H2Y2﹣）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2﹣=CuY2﹣+2H+ 铜离子物质的量和标准液物质的量相同，则20mL溶液中铜离子的物质的量=cmol/L×b×10﹣3L=bc×10﹣3mol； 则ag样品中CuSO4•5H2O的质量=c×b×10﹣3mol×250g/mol×5，所以CuSO4•5H2O质量分数的表达式=×100%． 故答案为：×100%．
点评：	本题考查离子分离的方法，实验设计，试剂选择，中和滴定的简单计算和误差的分析，离子性质的熟练掌握是解题关键，题目大．