Question

（信息時(shí)代給人們的生活帶來(lái)了極大的便利，但同時(shí)也產(chǎn)生了大量的電子垃圾．某化學(xué)興趣小組將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)單處理后，得到了主要含Cu、Al及少量Fe、Au等金屬的混合物，并設(shè)計(jì)了如圖制備硫酸銅晶體和硫酸鋁晶體的路線：

部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀	1.1	4.0	5.4
完全沉淀	3.2	5.2	6.7

（1）過(guò)濾操作中用到的玻璃儀器有

 

．
（2）Cu可溶于稀硫酸與H₂O₂的混合溶液，其離子方程式是

 

．
（3）濾渣a的主要成分是

 

．
（4）步驟③中X的取值范圍是

 

．
（5）某小組甲同學(xué)提出如下方案測(cè)定CuSO₄?5H₂O晶體的純度．
取b g試樣配成100m L溶液，每次取20.00m L，消除干擾離子后，用c mol?L^-1EDTA（H₂Y^2-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗EDTA溶液12.00m L．滴定反應(yīng)如下：Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺．
①寫(xiě)出計(jì)算CuSO₄?5H₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式w=

 

．
②下列操作會(huì)導(dǎo)致CuSO₄?5H₂O含量的測(cè)定結(jié)果偏高的是

 

（填字母）．
a．未干燥錐形瓶　b．滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡
c．未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子
③該小組乙同學(xué)提出通過(guò)直接測(cè)定樣品中SO₄^2一的量也可求得硫酸銅晶體的純度，老師審核后予以否決，其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：由流程可知，金屬混合物加入稀硫酸鋁、鐵溶解，加入過(guò)氧化氫，亞鐵離子被氧化為鐵離子，銅在酸性溶液中被過(guò)氧化氫氧化為銅離子，過(guò)濾得到濾渣a為Au，濾液中主要含有鐵離子鋁離子和銅離子，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=3.4，依據(jù)題干信息，是為了沉淀鐵離子，過(guò)濾得到濾渣b為Fe（OH）₃，濾液為鋁離子和銅離子，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=5.2-5.4使鋁離子全部沉淀過(guò)濾得到濾渣C為Al（OH）₃，用硫酸溶解后蒸發(fā)、濃縮、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾得到Al₂（SO₄）₂?18H₂O晶體；得到濾液為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（1）過(guò)濾操作用到的儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）銅被雙氧水氧化成銅離子，Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O；
（3）Cu、Al及少量Fe、Au等金屬的混合物，其中銅、鋁、鐵都發(fā)生反應(yīng)而溶解，Au化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，成為濾渣a的主要成分；
（4）濾渣c(diǎn)是氫氧化鋁，根據(jù)部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH表，選擇使氫氧化鋁沉淀完全且氫氧化銅不沉淀的PH；
（5））①根據(jù)反應(yīng)方程式及滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出硫酸銅的物質(zhì)的量，再計(jì)算出硫酸銅晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②根據(jù)CuSO₄?5H₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式：

15c

b

×100% 分析誤差；
③樣品中的雜質(zhì)Na₂SO₄中也含有SO₄^2-．

解答： 解：（1）過(guò)濾是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的實(shí)驗(yàn)操作．過(guò)濾操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）Cu可溶于稀硫酸與H₂O₂的混合溶液，銅被氧化成銅離子，雙氧水生成水，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，反應(yīng)的離子方程式是：Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O；
故答案為：Cu+H₂O₂+2H⁺═Cu²⁺+2H₂O；
（3）由于Cu、Al、Fe都因反應(yīng)溶解于溶液中，剩下Au不反應(yīng)，過(guò)濾到了濾渣a中；
故答案為：Au；
（4）加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH=x，目的是生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁開(kāi)始沉淀PH=4，沉淀完全PH=5.2，氫氧化銅開(kāi)始沉淀PH=5.4，所以選擇的PH范圍是：5.2≤X＜5.4；
故答案為：5.2≤X＜5.4；
（5））①根據(jù)方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=c×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=c×12×10^-3mol×250g/mol=3c g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為：3c×5=15cg，所以ω=

15c

b

×100%，
故答案為：：

15c

b

×100%；
②根據(jù)CuSO₄?5H₂O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式：

15c

b

×100% 分析，
a．未干燥錐形瓶，對(duì)滴定無(wú)影響；　
b．滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡，讀數(shù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏小，結(jié)果偏��；
c．未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子，導(dǎo)致消耗的EDTA偏多，計(jì)算結(jié)果偏大，
故答案為c；
③由于樣品中的雜質(zhì)Na₂SO₄中也含有SO₄^2-，不能通過(guò)直接測(cè)定樣品中SO₄^2-的量求得硫酸銅晶體的純度，
故答案為：樣品中的雜質(zhì)Na₂SO₄中也含有SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查金屬混合物的分離和提純，關(guān)鍵是提取題中的信息，根據(jù)所學(xué)知識(shí)完成，本題難度中等．