Question

4．现有一份含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，设计出如下路线制备胆矾和硫酸铝晶体：


请回答下列问题：
（1）第①步Cu与酸、氧气反应的离子方程式为2Cu+4H⁺+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（2）第②步加H₂O₂的作用是（ 用离子方程式表示原因）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）由滤渣2制取Al₂（SO₄）₃•18H₂O，探究小组设计了三种方案：
甲：滤渣2$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$\stackrel{蒸发、冷却、结晶、过滤}{→}$Al₂（SO₄）₃•18H₂O
乙：滤渣2$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$→_{过滤}^{适量Al粉}$滤液$\stackrel{蒸发、冷却、结晶、过滤}{→}$Al₂（SO₄）₃•18H₂O
丙：滤渣2$→_{过滤}^{NaOH溶液}$滤液$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$滤液$\stackrel{蒸发、冷却、结晶、过滤}{→}$Al₂（SO₄）₃•18H₂O
上述三种方案中，甲方案的缺陷是所得产品中含有较多Fe₂（SO₄）₃杂质；等量滤渣生成Al₂（SO₄）₃•18H₂O最多的是方案乙．

Answer 1

分析 Cu、Al及少量Fe、Au、Pt等金属的混合物中加入硫酸和浓硝酸的混合物溶解，可以得到铁盐、铝盐、铜盐等，Au、Pt等不容无可以滤出，向混合液中加入双氧水和氢氧化钠，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，依据图表数据分析可知，溶液PH调节为5.2～5.4，使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀，铜离子不沉淀，向沉淀物质中加入氢氧化钠可以实现氢氧化铁和氢氧化钠的分离，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，以此解答该题．

解答 解：（1）酸性条件下，铜可被氧化生成铜盐，反应的离子方程式为2Cu+4H⁺+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，故答案为：2Cu+4H⁺+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（2）因铁离子易生成沉淀，加入过氧化氢，可将亚铁离子氧化生成铁离子，发生2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）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，故不合理，乙方案在加入硫酸的基础上加入铝，生成更多的Al₂（SO₄）₃•18H₂O，
故答案为：所得产品中含有较多Fe₂（SO₄）₃杂质；乙．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验流程及物质组成、性质、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．