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8.信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構成了極大的威脅.某“變廢為寶”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物,并設計出如圖制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線:

請回答下列問題:
(1)第①步Cu與酸反應的離子方程式為Cu+4H++2NO3-_Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-_3Cu2++2NO↑+4H2O;得到濾渣1的主要成分為Au、Pt.
(2)第②步加H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,使用H2O2的優(yōu)點是不引入雜質(zhì),對環(huán)境無污染;調(diào)溶液pH的目的是使Fe3+、Al3+生成沉淀.
(3)由濾渣2制取Al2(SO43•18H2O,探究小組設計了三種方案:
甲:濾渣2H2SO4酸浸液(fā)Al2(SO43•18H2O
乙:濾渣2H2SO4酸浸液Al濾液(fā)Al2(SO43•18H2O
丙:濾渣2NaOH濾液H2SO4溶液(fā)Al2(SO43•18H2O
上述三種方案中,甲方案不可行,原因是所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO43雜質(zhì);從原子利用率角度考慮,乙方案更合理.
(4)探究小組用滴定法測定CuSO4•5H2O (Mr=250)含量.取a g試樣配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干擾離子后,用c mol•L-1 EDTA(H2Y2-)標準溶液滴定至終點,平均消耗EDTA溶液bmL.滴定反應如下:
Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
寫出計算CuSO4•5H2O質(zhì)量分數(shù)的表達式w=cmol/L×b×103L×250g/mol×5ag×100%.

分析 以含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物加入稀硫酸和濃硝酸加熱過濾,得到濾渣Ⅰ為Au、Pt,濾液Ⅰ含銅離子、鋁離子、鐵離子、亞鐵離子,利用綠色氧化劑過氧化氫氧化二價鐵離子得到三價鐵,然后通過調(diào)整溶液的pH使Fe3+、Al3+沉淀,然后先用堿溶液溶解沉淀,過濾后,沉淀為氫氧化鋁和氫氧化鐵,加入氫氧化鈉溶解過濾得到濾液含偏鋁酸鈉溶液,再用過量酸溶解沉淀,得到的溶液再結晶,得到硫酸鋁晶體,濾液2為硫酸銅溶液,通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶過濾洗滌得到硫酸銅晶體,
(1)稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱,Cu、Al、Fe發(fā)生反應生成Cu2+、Al3+、Fe2+;所以濾渣1 的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Cu2+、Al3+、Fe2+
(2)過氧化氫具有氧化性且被還原為水,無雜質(zhì)無污染;可以氧化亞鐵離子為鐵離子易于沉淀除去,調(diào)節(jié)溶液PH目的是鐵離子和鋁離子全部沉淀;第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+,該氧化劑的優(yōu)點是不引入雜質(zhì),產(chǎn)物對環(huán)境無污染.調(diào)溶液PH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀.所以濾液2的成分是Cu2+,濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁;
(3)依據(jù)實驗方案過程分析制備晶體中是否含有雜質(zhì),使用的試劑作用,原料的利用率,原子利用率因素分析判斷;
(4)依據(jù)滴定實驗和反應離子方程式計算得到;

解答 解:(1)稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱,Cu、Al、Fe發(fā)生反應生成Cu2+、Al3+、Fe2+;所以濾渣1的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Cu2+、Al3+、Fe2+;第①步Cu與酸反應的離子方程式為:Cu+4H++2NO3-_Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-_3Cu2++2NO↑+4H2O;Au、Pt;
故答案為:Cu+4H++2NO3-_Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-_3Cu2++2NO↑+4H2O;Au、Pt;
(2)第②步加H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+;過氧化氫做氧化劑不引入雜質(zhì),對環(huán)境無污染;調(diào)節(jié)溶液PH鐵離子和鋁離子全部沉淀后過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液硫酸銅,
故答案為:將Fe2+氧化為Fe3+;不引入雜質(zhì),對環(huán)境無污染;Fe3+、Al3+;
(3)制備硫酸鋁晶體的甲、乙、丙三種方法中,甲方案在濾渣中只加硫酸會生成硫酸鐵和硫酸鋁,冷卻、結晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì),方法不可行;乙和丙方法均可行;乙方案先在濾渣中加H2SO4,生成Fe2(SO43和Al2(SO43,再加Al粉和Fe2(SO43生成Al2(SO43,蒸發(fā)、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體;
丙方案先在濾渣中加NaOH和Al(OH)3反應生成NaAlO2,再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO43,蒸發(fā)、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體;但從原子利用角度考慮方案乙更合理,因為丙加的NaOH和制備的Al2(SO43的原子組成沒有關系,造成原子浪費;
故答案為:甲;所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO43雜質(zhì);乙;
(5)取a g試樣配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干擾離子后,用c mol•L-1 EDTA(H2Y2-)標準溶液滴定至終點,平均消耗EDTA溶液bmL.滴定反應如下:Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
銅離子物質(zhì)的量和標準液物質(zhì)的量相同=cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol;依據(jù)元素守恒得到:
則20ml溶液中含有的CuSO4•5H2O物質(zhì)的量為bc×10-3mol;100ml溶液中含bc×10-3mol×5=5bc×10-3mol;
所以CuSO4•5H2O質(zhì)量分數(shù)的表達式=cmol/L×B×103L×250g/mol×5ag×100%;
故答案為:cmol/L×B×103L×250g/mol×5ag×100%.

點評 本題考查離子分離的方法,實驗設計,試劑選擇,中和滴定的簡單計算和誤差的分析,離子性質(zhì)的熟練掌握是解題關鍵,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

9.下列反應的離子方程式書寫正確的是( �。�
A.稀硫酸滴在銅片上:Cu+2H+═Cu2++H2
B.稀硫酸與Ba(OH)2溶液混合:SO42-+Ba2+═BaSO4
C.稀硝酸滴在大理石上:CaCO3+2H+═Ca2++H2CO3
D.氧化鐵與稀鹽酸混合:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.關于粗鹽提純下列說法中正確的是(  )
A.溶解粗鹽時,應盡量讓溶液稀些,防止食鹽不完全溶解
B.濾去不溶性雜質(zhì)后,將濾液移至坩堝內(nèi)加熱濃縮
C.將制得的晶體轉(zhuǎn)移到新制過濾器中用大量水進行洗滌
D.當蒸發(fā)到剩余少量液體時,停止加熱,利用余熱將液體蒸干

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

16.四氯化錫是無色液體,熔點-33°C,沸點114°C.氯氣與金屬錫在加熱時反應可以用來制備SnCl4,SnCl4極易水解,在潮濕的空氣中發(fā)煙.同學甲通過如圖裝置制備少量SnCl4(夾持裝置略).請回答下列問題:

(1)儀器B的名稱是蒸餾燒瓶.
(2)裝置Ⅱ中盛放的試劑是飽和食鹽水,裝置Ⅲ的作用是干燥Cl2
(3)關于該實驗裝置的下列說法正確的是A(填字母代號).
A.儀器B中應加入少量碎瓷片
B.為了控制溫度,儀器B中可以使用溫度計,且用水浴加熱效果更好
C.為了增強冷凝效果,裝置Ⅴ可以用球形或蛇形冷凝管代替
D.裝置Ⅴ中a為冷凝水的進水口
(4)儀器A中發(fā)生反應后,KMnO4被還原為Mn2+,寫出該反應的化學方程式2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O.
(5)同學乙認為裝置Ⅶ的使用不合理,并推測若按同學甲的方案進行實驗,裝置Ⅵ中除生成SnCl4外,還會生成其他含錫的化合物,其化學式為H2SnO3或SnO2或Sn(OH)4或H4SnO4.同學乙提出的改進意見是用一個盛有堿石灰(填試劑名稱)的球形干燥管代替裝置Ⅶ.
(6)按改進后的實驗方案進行實驗,若裝置Ⅳ中用去錫粉11.90g,反應后,裝置Ⅵ中錐形瓶里收集到23.49gSnCl4,則SnCl4的產(chǎn)率為90%.
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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

3.在體積為V L的恒容密閉容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)發(fā)生反應:H2(g)+Br2(g)?2HBr(g)△H<0.當溫度分別為T1、T2,達平衡時,H2的體積分數(shù)與Br2(g)的物質(zhì)的量變化關系如圖所示.下列說法正確的是( �。�
A.由圖可知:T1<T2
B.a、b兩點的正反應速率:b>a
C.為了提高Br2(g)的轉(zhuǎn)化率,可在其他條件不變時,將體積變?yōu)閂/2 L
D.T1時,隨著Br2(g)加入,平衡時HBr的體積分數(shù)不斷增加

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

13.硼及其化合物在生產(chǎn)生活中有著重要的應用.
(1)硼酸(H3BO3)是一元弱酸,在水溶液中會電離產(chǎn)生[B(OH)4]-離子,寫出硼酸的電離方程式H3BO3+H2O?B(OH)4-+H+
(2)硼砂化學式為Na2B4O7•l0H2O,生產(chǎn)硼砂時的廢渣是硼鎂泥,其主要成分是MgO,還含有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質(zhì).以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應用.硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下:

①硼酸與NaOH溶液反應可制得硼砂,該反應不是(填“是”或“不是”)氧化還原反應.
②濾渣B中含有不溶于稀鹽酸的黑色固體,則濾渣B除含有Al(OH)3之外還含有的成分有Fe(OH)3、MnO2(填化學式);寫出稀硫酸酸浸后的濾液生成B中黑色固體的離子方程式Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-
③趁熱過濾的目的是防止硫酸鎂在溫度降低時結晶析出.
④上述操作1為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶.
(3)NaBH4-“萬能還原劑”,其在酸性條件下不能穩(wěn)定存在,會產(chǎn)生一種氣體,該氣體電子式為H:H.
(4)設計實驗證明:非金屬性:硼<碳向NaB(OH)4溶液中通入二氧化碳氣體發(fā)生反應生成硼酸,說明碳酸酸性大于硼酸,證明碳的非金屬性大于硼.
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

20.“溫室效應”是全球關注的環(huán)境問題之一.CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體.因此,控制和治理CO2是解決溫室效應的有效途徑.
(1)下列措施中,不利于降低大氣中CO2濃度的有c(填字母).
a.減少化石燃料的使用
b.植物造林,增大植被面積
c.用家用汽車代替公交車
d.利用太陽能、風能、潮汐能
e.采用節(jié)能技術,盡可能地降低含碳燃料的用量
(2)將CO2轉(zhuǎn)化為有機物可有效實現(xiàn)碳循環(huán).CO2轉(zhuǎn)化成有機物的例子很多,如:
a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
b.CO2+3H2CH3OH+H2O
c.CO2+CH4CH3COOH
d.2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O
以上反應中,最節(jié)能的是a,原子利用率最高的是c.(填字母)
(3)該題“第(2)問”中的一種有機物能與Na2CO3溶液反應放出CO2該有機物所含的官能團是羧基(寫名稱),寫出該有機物與Na2CO3,溶液反應放出CO2的化學方程式2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑.
(4)為了控制溫室效應,各國科學家提出了不少方法和設想.有人根據(jù)液態(tài)CO2密度大于海水密度的事實,設想將CO2液化后,送入深海海底,以減少大氣中CO2的濃度.為使CO2液化,可采取的措施是d(填字母).
a.減壓、升溫b.增壓、升溫c.減壓、降溫d.增壓、降溫.
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.廢舊鋅錳電池回收處理,既能減少它對環(huán)境的污染,又能實現(xiàn)廢電池的資源化利用.
(1)回收二氯化錳.將廢舊鋅錳電池處理,得到含MnO(OH)混合物,向該混合物加入濃鹽酸并加熱,試寫出MnO(OH)與濃鹽酸反應的化學方程式:2MnO(OH)+6HCl (濃)_2MnCl2+Cl2↑+4H2O.
(2)制備錳鋅鐵氧體.錳鋅鐵氧體可用作隱形飛機吸收雷達波的涂料.一種以鋅錳廢電池為原料制備錳鋅鐵氧體的主要流程如圖1:

除汞時,鐵粉的作用是還原劑(填“氧化劑”或“還原劑”或“吸附劑”);MnxZn1-xFe2O4中Fe元素為+3價,則Mn元素的化合價為.
(3)在不同pH下,KMnO4溶液對Hg的吸收率的影響及主要產(chǎn)物如圖2.
據(jù)圖說明pH對Hg吸收率的影響規(guī)律隨pH的升高汞的吸收率先降低后增加;在強酸性環(huán)境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO4在酸性條件下氧化性強.
(4)錳回收新方法.向含錳混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不斷攪拌至無氣泡為止.其主要反應為:
2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O
①每1molMnO2參加反應時,共有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移.
②新方法的優(yōu)點是工藝流程簡單;生成CO2和H2O不影響MnSO4純度;反應過程無有毒有害物質(zhì)生成,不造成二次污染;廢物資源化等(答1點即可).
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.下列說法或表示方法正確的是( �。�
A.等物質(zhì)的量的硫蒸氣和固體硫分別完全燃燒,后者放出熱量多
B.由C(石墨)=C(金剛石)△H=+1.90 kJ/mol可知,金剛石比石墨穩(wěn)定
C.在101 kPa時,2 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ熱量,氫氣燃燒的熱化學方程式表示為:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8 kJ/mol
D.在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ/mol,若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與含1 mol NaOH的溶液混合,放出的熱大于57.3 kJ

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同步練習冊答案
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚敐澶婄闁挎繂鎲涢幘缁樼厱闁靛牆鎳庨顓㈡煛鐏炶鈧繂鐣烽锕€唯闁挎棁濮ら惁搴♀攽閻愬樊鍤熷┑顔炬暬閹虫繃銈i崘銊у幋闂佺懓顕崑娑氱不閻樼粯鈷戠紒瀣皡閺€缁樸亜閵娿儲顥㈡鐐茬墦婵℃瓕顦柛瀣崌濡啫鈽夊▎蹇旀畼闁诲氦顫夊ú鏍ь嚕閸洖绠為柕濞垮労濞撳鎮归崶顏勭处濠㈣娲熷缁樻媴閾忕懓绗℃繛鎾寸椤ㄥ﹤鐣烽弶搴撴婵ê褰夌粭澶娾攽閻愭潙鐏﹂懣銈嗕繆閹绘帞澧涚紒缁樼洴瀹曞崬螣閸濆嫷娼旀俊鐐€曠换鎺楀窗閺嵮屾綎缂備焦蓱婵挳鏌ら幁鎺戝姢闁靛棗锕娲閳哄啰肖缂備胶濮甸幑鍥偘椤旇法鐤€婵炴垶鐟﹀▍銏ゆ⒑鐠恒劌娅愰柟鍑ゆ嫹 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆戠矆閸愨斂浜滈柡鍥ф濞层倝鎮″鈧弻鐔告綇妤e啯顎嶉梺绋款儐閸旀瑩寮诲☉妯锋瀻闊浄绲炬晥闂備浇顕栭崰妤呮偡瑜忓Σ鎰板箻鐎涙ê顎撻梺鍛婄箓鐎氱兘鍩€椤掆偓閻倿寮诲☉銏犖╅柕澹啰鍘介柣搴㈩問閸犳牠鈥﹂柨瀣╃箚闁归棿绀侀悡娑㈡煕鐏炲墽鐓紒銊ょ矙濮婄粯鎷呴崨闈涚秺瀵敻顢楅崒婊呯厯闂佺鎻€靛矂寮崒鐐寸叆闁绘洖鍊圭€氾拷