Question

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu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________________________________________

(用化学方程式表示)。

②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H₂O₂除去。除去H₂O₂的简便方法是_______________________________________________________________。

(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H₂O₂后溶液中Cu^2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu^2＋的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Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。上述过程中发生反应的离子方程式如下：

2Cu^2＋＋4I^－=2CuI(白色)↓＋I₂

2S₂O₃^2—＋I₂=2I^－＋S₄O₆^2—

①滴定选用的指示剂为__________，滴定终点观察到的现象为__________________。

②若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，所测定的Cu^2＋含量将会________(填“偏高”、“偏低”或“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的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Fe^2^＋	5.8	8.8
Zn^2^＋	5.9	8.9

、实验中可选用的试剂：30% H₂O₂、1.0 mol·L^－1 HNO₃、1.0 mol·L^－1 NaOH。

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为

①______________________________________；

②________________________________________；

③过滤；

④_________________________________________；

⑤过滤、洗涤、干燥；

⑥900 ℃煅烧。

Answer

(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O

②加热(至沸)

(2)①淀粉溶液 蓝色褪去 ②偏高

(3)①向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应

②滴加1.0 mol·L－1 NaOH溶液，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全

④向滤液中滴加1.0 mol·L－1 NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全

【解析】(1)①Cu与稀H2SO4不发生反应，加入H2O2的目的是溶解铜，化学方程式为Cu＋H2SO4＋H2O2=CuSO4＋2H2O。

②H2O2具有不稳定性，受热易分解生成H2O和O2，可通过加热的方法除去溶液中过量的H2O2。

(2)①淀粉溶液遇I2显蓝色，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示剂，达到终点时，溶液由蓝色变成无色，且半分钟内不恢复原来颜色。②若滴定前H2O2未除尽，则可将I－氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的体积增大，导致测定的Cu2＋含量偏高。

(3)除去铜的滤液中含有Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋等，若制备ZnO应除去Fe3＋和Fe2＋。由表中信息可知，Fe2＋和Zn2＋开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较小，但Fe3＋与Zn2＋开始沉淀和沉淀完全的pH均相差较大，故可加入30% H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全，此时Zn2＋不产生沉淀，充分反应后过滤，向滤液中滴加NaOH溶液，调节溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2＋产生Zn(OH)2沉淀，并对Zn(OH)2沉淀进行洗涤、干燥、煅烧，即可得到ZnO。