Question

某研究小組將一批廢棄的線路板經(jīng)濃硝酸和稀硫酸處理后得到一混合溶液,其中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等金屬離子,并設(shè)計了以下兩種流程以分別制取CuSO₄·5H₂O晶體和AlCl₃
溶液:

已知:相關(guān)金屬離子開始沉淀至完全沉淀時的pH范圍為:

離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Cu2+
pH范圍	2.2～3.2	5.5～9.0	4.1～5.0	5.3～6.6

請回答下列問題:
(1)加入H₂O₂的作用是　                                  ,欲使制取的CuSO₄·5H₂O晶體較為純凈,pH至少應(yīng)調(diào)至　　　　。
(2)寫出H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式:                                      。
(3)流程②中加入適量Al粉起的作用是                      　　　。
(4)根據(jù)你所學(xué)的化學(xué)知識,由AlCl₃溶液(不添加其他化學(xué)試劑)能否制得無水AlCl₃　　　　(填“能”或“不能”),原因是　        。
(5)取體積為V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L^-1的NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與所加的NaOH溶液的體積(L)關(guān)系如圖。請用V₁、V₂、V₃表示所取的酸浸液中n(Fe³⁺)∶n(Al³⁺)=　                   。

Answer 1

(1)將Fe²⁺氧化為Fe³⁺　5.0
(2)2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺2Fe³⁺+2H₂O
(3)與酸浸液中Fe³⁺和H⁺反應(yīng)生成Al³⁺
(4)不能　直接加熱AlCl₃溶液,會發(fā)生水解反應(yīng),最終得到氧化鋁　(5)

(1)由相關(guān)金屬離子沉淀,pH范圍圖表可知:Fe²⁺與Cu²⁺沉淀pH范圍存在交叉,不易除去,故加入H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺,可避免這一問題,并且調(diào)節(jié)pH為5.0,可以將Al³⁺與Fe³⁺同時除去。
(2)H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為:H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺2Fe³⁺+2H₂O。
(3)由流程圖可知,濾渣是Fe(OH)₃與Al(OH)₃的混合物,加鹽酸溶解后得到的是含F(xiàn)eCl₃、AlCl₃、HCl的混合物,為了得到較純的AlCl₃溶液,加入適量Al可以將FeCl₃與HCl反應(yīng)掉。
(4)AlCl₃溶液中存在水解平衡:AlCl₃+3H₂OAl(OH)₃+3HCl,加熱蒸發(fā)時,HCl會揮發(fā)造成平衡右移,最終得不到AlCl₃。
(5)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為a,據(jù)圖像可知:
V₁～V₂段發(fā)生反應(yīng)為:
Al³⁺+3OH^-Al(OH)₃↓,
Fe³⁺+3OH^-Fe(OH)₃↓;
V₂～V₃段發(fā)生反應(yīng)為:
Al(OH)₃+OH^-Al+2H₂O,
據(jù)此可求出n(Al³⁺)=a(V₃-V₂),
n(Fe³⁺)=,
故n(Fe³⁺)∶n(Al³⁺)=。