Question

某兴趣小组用合金铝、铁、铜的废弃合金为原料制取硝酸铜晶体和氢氧化铝，并测定硝酸铜晶体的结晶水含量和氢氧化铝的纯度，设计的主要流程如下：

已知：

Fe²⁺沉淀的pH范围为7.0～9.0；Fe³⁺沉淀的pH范围为1.9～3.2；Cu²⁺沉淀的pH范围为4.7～6.7

回答下列问题：

（1）写出合金中加入NaOH溶液后所发生的离子反应方程式_______________________。试剂X的名称为______________。

（2）加入Z的作用是调节溶液的pH，pH范围应为_____；下列可作为试剂Z的是_______。

a．铜粉     b．氨水    c．氧化铜      d．硫酸铜

（3）实验操作①依次是_________、_________、过滤洗涤即可得硝酸铜晶体。

（4）测定硝酸铜晶体的结晶水含量，下列方案中肯定不可行的是______。（选填编号）

a．称量样品→加热→冷却→称量CuO

b．称量样品→加热→冷却→称量Cu(NO₃)₂

c．称量样品→加热→用已知质量的无水氯化钙吸收水蒸气并称量

d．称量样品→加过量已知量的NaOH溶液→选用酚酞指示剂用标准盐酸滴定

（5）根据流程图内数据计算：滤渣C中氢氧化铝的质量分数为______________________。（用m、n的代数式表示）

（6）按该流程的操作步骤，氢氧化铝质量分数的测定结果偏高的可能性是最大的，原因有_______________________________；____________________________________。

Answer

2Al + 2OH¯+ 2H2O =2 AlO2¯+ 3 H2↑ 稀硝酸（或硝酸） 3.2≤pH＜4.7 c 蒸发浓缩 降温结晶 bd 滤渣C没有洗涤，混有NaHCO3，煅烧后失重偏大 滤渣C洗涤后未烘干或烘干不达标，混有微量水，煅烧后失重偏大

【解析】

（1）合金中只有铝和氢氧化钠溶液反应，则合金中加入NaOH溶液后所发生的离子反应方程式为2Al + 2OH¯+ 2H2O →2 AlO2¯+ 3 H2↑。由于最终要制备硝酸铜晶体，则试剂X的名称为稀硝酸；

（2）加入Z的作用是调节溶液的pH，根据金属阳离子沉淀时的pH值可知，要沉淀铁离子，而保留铜离子，则pH范围应为3.2≤pH＜4.7；由于不能引入杂质，且能消耗氢离子，则Z可以是氧化铜；

答案选c；

（3）从溶液中得到晶体的一般操作是蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤；

（4）硝酸铜晶体受热易分解生成氧化铜、水、NO2和氧气，则

a、称量样品→加热→冷却→称量CuO，根据硝酸铜分解的方程式以及氧化铜的质量可测定Cu（NO3）2•nH2O的结晶水含量，a正确；

b．因硝酸铜易分解，称量样品→加热无法恰好使结晶水合物恰好分解为硝酸铜，b错误；

c．称量样品→加热→用已知质量的无水氯化钙吸收水蒸气并称量，根据水的质量以及结晶水合物的质量可以求解，c正确；

d．称量样品→加过量已知量的NaOH溶液→选用酚酞指示剂用标准盐酸滴定，产生的氢氧化铜也能与盐酸反应，方案错误，d不正确；

答案选bd；

（5）煅烧后失去水的质量水mg—ng，则氢氧化铝的质量是，所以滤渣C中氢氧化铝的质量分数为；

（6）如果氢氧化铝质量分数的测定结果偏高，这说明mn偏大，因此可能性是最大的原因有滤渣C没有洗涤，混有NaHCO3，煅烧后失重偏大；滤渣C洗涤后未烘干或烘干不达标，混有微量水，煅烧后失重偏大。