Question

【题目】信息时代产生的大量电子垃圾对环境造成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：

回答下列问题：

（1）第①步Cu与酸反应的离子方程式为_______________________________________；得到滤渣1的主要成分为________________。

（2）第②步加入H2O2的作用是______________________________________，使用H2O2的优点是______________________________________________；调节pH的目的是使_______________生成沉淀。

（3）用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________。

（4）由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：

上述三种方案中，______方案不可行 。

Answer 1

【答案】Cu＋4H＋＋2NO3－Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Au Pt 把Fe2＋氧化为Fe3＋ 该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境无污染 Fe3＋和Al3＋ 加热脱水 甲

【解析】

（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2＋、Al3＋、Fe2＋；所以滤渣1的成分是Pt和Au；

（2）过氧化氢具有氧化性且被还原为水，无杂质无污染；可以氧化亚铁离子为铁离子易于沉淀除去，调节溶液PH目的是铁离子和铝离子全部沉淀；第②步加H2O2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，该氧化剂的优点是不引入杂质，产物对环境物污染．调溶液PH的目的是使Fe3＋和Al3＋形成沉淀．所以滤液2的成分是Cu2＋，滤渣2的成分为氢氧化铁和氢氧化铝；

（3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水；

（4）依据实验方案过程分析制备晶体中是否含有杂质，使用的试剂作用，原料的利用率，原子利用率因素分析判断；

（1）稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2＋、Al3＋、Fe2＋；所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2＋、Al3＋、Fe2＋；第①步Cu与酸反应的离子方程式为： Cu＋4H＋＋2NO3－Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3－3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 。

（2）第②步加H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋；过氧化氢做氧化剂不引入杂质，对环境无污染；调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋全部沉淀后过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液硫酸铜。

（3）第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法：在坩埚中加热脱水；

（4）制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝，冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行；乙和丙方法均可行；乙方案先在滤渣中加H2SO4，生成Fe2（SO4）3和Al2（SO4）3，再加Al粉和Fe2（SO4）3生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体；

丙方案先在滤渣中加NaOH和Al（OH）3反应生成NaAlO2，再在滤液中加H2SO4生成Al2（SO4）3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体；