Question

信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到主要含Cu、Al及少量Fc、Au、Pt等金属的混合物，设计了如下制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表

沉淀物	Fe( OH)2	Fe( OH)3	Al( OH)3	Cu( OH)2
开始沉淀	5.8	1.1	4.0	5.4
完全沉淀	8.8	3.2	5.2	6.7

请回答下列问题：

（1）第①步操作前需将金属混合物进行粉碎，其目的是                              ；

（2）某学生认为用H₂O₂代替浓HNO₃更好，理由是                                    ；

请写出Cu溶于H₂O₂与稀硫酸混合溶液的离子方程式是                                  。

（3）第②步中应将溶液pH调至                  。

（4）由滤渣2制取Al₂( SO₄)₃．18H₂O，探究小组设计了两种方案：

你认为         种方案为最佳方案，理由是                   、                  。

（5）为了测定硫酸铜晶体的纯度，某同学准确称取4.0g样品溶于水配成l00mL溶液，取l0m溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3～4，加入过量的KI，用0.l000mol·L^-1Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，共消耗14. 00mL Na₂S₂O₃标准溶液。上述过程中反应的离子方程式如下：

2Cu²⁺ +4I^－=2CuI（白色）↓+I₂    2S₂O+I₂= 2I^－+S₄O

①样品中硫酸铜晶体的质量分数为____             。

②另一位同学提出通过测定样品中硫酸根离子的量也可求得硫酸铜晶体的纯度，其他同学认为此方案不可行，理由是                          。

Answer

（1）增大接触表面积，加快反应速率；

（2）不产生污染气体；

（3）5.2——5.4

（4）甲  产品纯度高    原子利用率高；

（5）0.875   杂质中含有硫酸根离子

【解析】

试题分析：本工业流程中原料主要含Cu、Al及少量Fc、Au、Pt等金属的混合物，在为得到目标产物，需除去有关杂质，经系列变化才能得到。（1）将金属混合物进行粉碎，目的是增大接触表面积，加快反应速率；（2）H2O2是绿色氧化剂，不产生污染物。该流程中硝酸的作用是氧化剂，氧化铜的同时生成了污染气体氮的氧化物，故其优点是不产生污染气体；（3）要使Al3+、Fe3+等杂质离子沉淀出来从而除去，故pH控制在5.2——5.4间；（4）乙方案反应得到的溶液中含有Al2( SO4)3和Na2SO4，所以结晶出的晶体不纯，同时反应消耗的酸碱的量较少，原子利用率高；

（5）n(Cu2+)=2 n( I2)= n(S2O)=1.4×l0－3mol

 硫酸铜晶体的质量分数为1.4×l0－3×250/4×10=0.875

杂质主要是Na2SO4，含有硫酸根离子，不能准确得到硫酸铜晶体的量。

考点：本题以工业流程为背景综合考查了流程过程中条件的控制、实验方案的选择、实验操作的目的、计算等知识。