Question

4．某探究小组废弃的印刷线路板（含Cu、Al少量Au、Pt等金属的混合物回收Cu并制备硫酸铝晶体[Al₂（SO₄）₃•18H₂O]，设计路线如下：

（1）过滤时所需要的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯．
（2）实验时需对滤渣2进行洗涤，判断洗涤是否干净的实验操作方法是取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液和稀盐酸无白色沉淀出现，说明洗涤干净．
（3）为确定加入铁粉的量，实验中需测定滤液1中Cu²⁺的量．实验操作为：除去H₂O₂；准确量取一定体积滤液1于带塞锥形瓶中，加水稀释，调节溶液pH=3-4，加入过量KI-淀粉溶液，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点．上述过程中反应的离子方程式：
2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂  
I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
①滴定管在注入Na₂S₂O₃标准溶液之前，要先用蒸馏水洗净，再用Na₂S₂O₃标准溶液润洗2～3次．
②滴定终点观察到的现象为溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不恢复．
③若滴定前溶液中的H₂O₂没有除尽，所测定的Cu²⁺含量将会偏高（填“偏高”、“偏低”或“不变”）
（4）由滤液2制取硫酸铝晶体，探究小组设计了如下二种方案：
甲：滤液2$→_{过滤}^{适量Al粉}$滤液$\stackrel{操作3}{→}$Al₂（SO₄）₃•18H₂O
乙：滤液2$→_{过滤}^{NaOH溶液}$滤液$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$溶液$\stackrel{操作3}{→}$Al₂（SO₄）₃•18H₂O
①操作③的实验步骤依次为：蒸发浓缩：冷却结晶、过滤、洗涤．
②从原子利用率角度考虑，甲方案更合理．（填“甲”或“乙”）
（5）他们查阅了资料，认为通过先氧化、再调节溶液pH也可将滤液2中的Fe²⁺除去．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1.0mo1•L^-1计算）．

	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
A13+	3.8	5.2

①氧化需加入H₂O₂而不用Cl₂的原因是不引入杂质，对环境无污染．
②调节溶液pH约为3.2～3.8．

Answer 1

分析 （1）根据过滤操作方法判断所需要的玻璃仪器；
（2）根据检验洗涤液中是否含有硫酸根离子判断洗涤是否干净；
（3）①滴定管用蒸馏水洗完，必须使用装置液润洗；
②根据滴定终点的判断方法分析；
③根据双氧水具有氧化性，能够氧化碘离子分析对测定结果的影响；
（4）①可以经过加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤操作，获得Al₂（SO₄）₃•18H₂O晶体；
②从原子利用率角度对甲和乙方案进行评价；
（5）①过氧化氢具有氧化性且被还原为水，无杂质无污染；
②根据表中铁离子沉淀完全、铝离子开始沉淀的pH判断调节溶液pH的范围．

解答 （1）过滤操作所需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗和烧杯，
故答案为：漏斗；烧杯；
（2）可以通过检验洗涤液中是否含有硫酸根离子的方法，判断滤渣2是否相等干净，操作方法为：取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液和稀盐酸无白色沉淀出现，说明洗涤干净，
故答案为：取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液和稀盐酸无白色沉淀出现，说明洗涤干净 （或其他合理答案）；
（3）①滴定管在注入Na₂S₂O₃标准溶液之前，要先用蒸馏水洗净，然后使用Na₂S₂O₃标准溶液润洗2～3次，
故答案为：Na₂S₂O₃标准溶液润洗2～3次；
②滴定终点前溶液为蓝色，滴定结束时溶液蓝色褪去，则滴定终点的现象为：溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不恢复，
故答案为：溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不恢复；
③由于双氧水能够氧化碘离子，使溶液中生成的碘单质物质的量增加，滴定时消耗的Na₂S₂O₃标准溶液体积增大，导致测定的铜离子含量偏高，
故答案为：偏高；
（4）①滤液2为硫酸铝溶液，经过加热蒸发、冷却结晶、过滤洗涤操作，获得Al₂（SO₄）₃•18H₂O晶体，
故答案为：冷却结晶；过滤； 
②从原子利用率和是否产生杂质考虑知，甲方案更合理，
故答案为：甲；
（5）①加H₂O₂的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，反应方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，过氧化氢做氧化剂被还原后为水，不引入杂质，对环境无污染
，而氯气有毒，能够污染环境且反应后引进了杂质氯离子，
故答案为：不引入杂质，对环境无污染；
 ②由表中数据可知，铁离子沉淀完全的pH为3.2，铝离子开始沉淀的pH为3.8，所以应该调节溶液的pH范围为：3.2～3.8，
故答案为：3.2～3.8．

点评 本题通过制备硫酸铝晶体[A1₂（SO₄）₃．18H₂O]，考查了制备方案的设计，题目难度中等，涉及的知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力和灵活应用所学知识解决实际问题的能力．