Question

如图1是某化学兴趣小组设计的利用电子垃圾（含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt）制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

已知下列信息：
Cu可与稀硫酸和H₂O₂的混合液反应生成硫酸铜；铁、铝、铜等离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

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

请回答下列问题：
（1）写出Cu与稀硫酸和H₂O₂的混合液反应的化学方程式：

 

．
（2）在操作Ⅱ中，x的取值范围是

 

．
（3）在操作Ⅲ中，蒸发浓缩需要的玻璃仪器有

 

．
（4）由滤渣a制取Al₂（SO₄）₃?l8H₂O，探究小组设计了如图2三种方案：
综合考虑上述三种方案，最具可行性的是

 

（填序号）．
（5）为测定CuSO₄?5H₂O晶体的纯度，进行下列实验：取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用b mol?L^-1 EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定其中的Cu²⁺（离子方程式为Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺），滴定至终点，平均消耗EDTA溶液12.00mL．（常温时，5%的Na₂H₂Y水溶液，其pH为4-6．）
①CuSO₄?5H₂O晶体的纯度是

 

．
②如图3下列滴定方式中，最合理的是（夹持部分略去）

 

（填序号）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：由流程可知，金属混合物加入稀硫酸后铝、铁溶解，加入过氧化氢，亚铁离子被氧化为铁离子，铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化为铜离子，过滤得到滤渣为Au、Pt，滤液中主要含有铁离子、铝离子和铜离子，加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=5.2-5.4使铝离子全部沉淀，同时铁离子也转化为沉淀，过滤得到滤渣a为Al（OH）₃和Fe（OH）₃，用硫酸溶解后加Al调节pH，把铁离子转化为沉淀，过滤，滤液为硫酸铝溶液，蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤得到Al₂（SO₄）₂?18H₂O晶体；含有硫酸铜的滤液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铜晶体；
（1）酸性条件下铜被双氧水氧化成铜离子；
（2）调节pH使铁离子和铝离子完全沉淀，铜离子不沉淀，根据表中数据判断；
（3）蒸发浓缩需要的玻璃仪器有酒精灯、蒸发皿和玻璃棒；
（4）滤渣a是氢氧化铝和氢氧化铁，用硫酸溶解，调节pH除去铁离子；
（5）①根据反应方程式及滴定数据计算出硫酸铜的物质的量，再计算出硫酸铜晶体的质量分数；
②EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定其中的Cu²⁺，则EDTA盛放在酸式滴定管中．

解答： 解：（1）酸性条件下铜被双氧水氧化成铜离子，则Cu与双氧水、硫酸反应生成硫酸铜和水，则反应的方程式为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（2）调节pH使铁离子和铝离子完全沉淀，铜离子不沉淀，根据表中数据可知pH=5.2是铝离子完全沉淀，pH=5.4时铜离子开始沉淀，所以调节pH为5.2≤x＜5.4，
故答案为：5.2≤x＜5.4；
（3）蒸发浓缩需要加热的仪器为酒精灯，在蒸发皿中进行，要用玻璃棒搅拌，所以用到的玻璃仪器有酒精灯、蒸发皿和玻璃棒，
故答案为：酒精灯、蒸发皿、玻璃棒；
（4）滤渣a是氢氧化铝和氢氧化铁，用硫酸溶解，得到硫酸铝和硫酸铁，加入Al调节pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤除去沉淀，则剩余的滤液为硫酸铝沉淀，然后蒸发浓缩得到硫酸铝晶体；所以乙方案符合；
故答案为：乙；
（5）①根据方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=b×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=b×12×10^-3mol×250g/mol=3b g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的质量为：3b×5=15bg，所以ω=

15b

a

×100%，
故答案为：

15b

a

×100%；
②EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定其中的Cu²⁺，则EDTA盛放在滴定管中，该溶液显酸性，用酸式滴定管，所以最合理的为b；
故答案为：b．

点评：本题考查了物质的制备实验方案设计，题目涉及方程式的书写、除杂质、实验基本操作、物质含量的测定等，题目考查的知识点较多，侧重于基础知识的综合应用的考查，题目难度中等．