Question

某探究小组为“变废为宝”，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al及少量Fe的混合物，并设计出如图制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线．

（1）固体A、固体C的化学式分别是

 

、

 

．
（2）步骤①中与铁有关的离子方程式为

 

；步骤①中能否用稀HCl代替H₂SO₄？

 

填（“能”或“否”）
（3）为了将Fe²⁺氧化成Fe³⁺且不引入杂质，氧化剂A最好是

 

（填化学式）．
（4）步骤②的离子反应方程式为

 

；步骤②中可通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出，则溶液B的溶质是

 

（填化学式），则从溶液B获得硫酸铜晶体的方法是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：含Cu、Al及少量Fe的混合物加入稀硫酸酸溶过滤得到滤液A为硫酸铝、硫酸亚铁溶液，加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，加入过量氢氧化钠溶液过滤得到硫酸铝溶液和氢氧化铜沉淀C，固体A为Cu加入稀硫酸和稀硝酸氧化，通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出得到硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤的硫酸铜晶体，
（1）流程分析判断固体A为Cu，固体C为Fe（OH）₃；
（2）步骤1中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；步骤1中不能用盐酸代替否则制的硫酸铝晶体中含有氯化铝或氢氧化铝杂质；
（3）氧化剂能氧化亚铁离子，但不能引入新的杂质；
（4）步骤②中可通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出，反应是铜在酸溶液在被硝酸氧化为铜离子得到溶液B硫酸铜溶液；

解答： 解：含Cu、Al及少量Fe的混合物加入稀硫酸酸溶过滤得到滤液A为硫酸铝、硫酸亚铁溶液，加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，加入过量氢氧化钠溶液过滤得到硫酸铝溶液和氢氧化铜沉淀C，固体A为Cu加入稀硫酸和稀硝酸氧化，通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出得到硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤的硫酸铜晶体；
（1）流程分析判断固体A为Cu，固体C为Fe（OH）₃；
故答案为：Cu，Fe（OH）₃；
（2）步骤1中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；步骤1中不能用盐酸代替否则制的硫酸铝晶体中含有氯化铝或氢氧化铝杂质；
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，否；
（3）氧化剂能氧化亚铁离子，但不能引入新的杂质，可以加入过氧化氢；
故答案为：H₂O₂；
（4）步骤②中可通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出，反应是铜在酸溶液在被硝酸氧化为铜离子得到溶液B硫酸铜溶液，步骤②的离子反应方程式为Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；步骤②中可通过控制H₂SO₄和HNO₃的量，让NO₃^-尽可能转化为气体逸出，则溶液B的溶质是CuSO₄，从溶液B获得硫酸铜晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶；
故答案为：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；CuSO₄；蒸发浓缩，冷却结晶；

点评：本题考查了物质分离提纯的方法和流程分析应用，主要是物质性质的分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．