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100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L^-1 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）Cu + 4H+ + 2NO3- =Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O或

3Cu + 8H+ + 2 NO3-=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O（2分）；Au、Pt（1分）

（2）将Fe2+氧化为Fe3+ （1分）  不引入杂质，对环境无污染（1分）；

使Fe3+、Al3+沉淀除去（2分）

（3）加热滤液2，经过蒸发、冷却、 结晶、过滤 ，最终制得硫酸铜晶体（2分）

（4）甲   ，所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质；   乙 （各1分，共3分）

（5） × 100% （2分）

【解析】

试题分析：（1）Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应，随反应进行离子浓度逐渐减小，所以离子方程式为Cu + 4H+ + 2NO3- =Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O，3Cu + 8H+ + 2 NO3-=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O，Au、Pt不与混酸反应，所以滤渣的主要成分是Au、Pt；

（2）加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子，方便除去；而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染；调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去

（3）由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶，过滤得硫酸铜晶体

（4）甲方案不可行，因为滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质； 从原子利用率角度分析，乙方案更合理，不仅能除去硫酸铁，同时增加了硫酸铝的量，原子利用率较高

（5）由滴定反应方程式得100ml溶液中n（Cu2+）=b×10-3×a×5mol,所以CuSO4·5H2O质量分数= b×10-3×a×5×250/a×100%

考点：考查中学常见金属元素所涉及的制备、除杂、实验、计算知识