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）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H₂O₂反应的离子反应方程式：                 ；铜帽溶解完全后，需加热（至沸）将溶液中过量的H₂O₂除去。

（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某同学称取1．0g电池铜帽进行实验，得到100．00mL含有Cu^2＋的溶液，量取20．00mL上述含有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0．1000mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次，记录数据如下：

实验编号	1	2	3[	4
V（Na2S2O3）（mL）	28．32	25．31	25．30	25．32

计算电池铜帽中Cu的质量分数为          ，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，则所测定c （Cu^2＋）将会           （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）；

（3）常温下，若向50mL 0．0001mol/L CuSO₄溶液中加入50mL0．00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀。已知K_SP[Cu （OH）₂] =2．0×10^－20（mol/L）³，计算沉淀生成后溶液中c（Cu²⁺）=         mol/L；

（4）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^-1HNO₃、1．0 mol·L^-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入适量30% H₂O₂，使其充分反应；

②                            ；③过滤；

④                            ；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

Answer

（1）Cu+H2O2+2H+＝Cu2++2H2O；

（2）①淀粉溶液 蓝色褪去

②80．99﹪或 0．8099；偏高；

（3）2×10-10

（4）②滴加1．0 mol·L-1NaOH，调溶液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-1NaOH，调节溶液pH 约为10（或8．9≤pH≤11），使Zn2＋沉淀完全

【解析】

试题分析：（1）因为双氧水在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜，当然这是一个微弱的反应，形成一个平衡，但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解，平衡被打破，反应朝正方向进行，故而逐渐溶解，反应的离子方程式为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；故答案为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

（2）①淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点，故答案为：淀粉溶液；蓝色褪去；

②根据题中数据可知，第一次数据偏差较大，为偶然误差，应去掉，所以Na2S2O3标准溶液的体积为mL=25．31mL，则消耗的Na2S2O3的物质的量为0．1000mol/L×0．02531L=0．002531mol，根据反应2Cu2++4I-═2CuI（白色）↓+I2、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-得关系式2Cu2+～I2～2S2O32-，根据关系可求得铜元素的质量为0．002531mol××64g/mol=0．8099g，所以铜的质量分数为×100%=80．99%，若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，则加入碘离子后双氧水氧化碘离子产生的碘单质，会导致Na2S2O3标准溶液消耗偏大，则所测定c （Cu2+）将会偏大，故答案为：80．99%；偏高；

（3）常温下，若向50mL 0．0001mol/L CuSO4溶液中加入50mL0．00022mol/LNaOH溶液，生成氢氧化铜沉淀，溶液中剩余的氢氧化钠的物质的量浓度为=0．00001mol/L，所以c（Cu2+）==mol/L=2×10-10mol/L，故答案为：2×10-10；

（4）由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为：①①向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应，目的使Fe2+转化完全为Fe3+；②滴加NaOH溶液，调节溶液PH约为5（或3．2≤pH＜5．9），使Fe3+沉淀完全，③过滤，④向滤液中滴加1．0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8．9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全，⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧，制得氧化锌，故答案为：②滴加1．0mol•L-1NaOH，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1．0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8．9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全。

考点：考查了制备实验方案的设计；物质分离和提纯的相关知识。