Question

【题目】某化学兴趣探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu（70%）、Al（25%）、Fe（4%）及少量Au等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的流程：
已知：Fe3+、Al3+、Cu2+开始沉淀至沉淀完全的pH范围分别为：2.2～3.2、4.1～5.0、5.3～6.6．
（1）得到滤渣1的主要成分为 ．
（2）操作Ⅰ包含的实验步骤有：、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；过滤操作所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 ．
（3）操作Ⅰ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤，选用无水乙醇的原因是 ．
（4）第②步加H2O2后发生反应的离子方程式为 ．
（5）取上述硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：323K～523K，553K～687K，当温度在1 043K以上不再失重，下表列出了不同温度下的失重率：[硫酸铝晶体化学式为Al2（SO4）318H2O，相对分子质量为666]
已知：失重%= ×100%．

	温度（K）	失重（%）
第一阶段	323～523	40.54
第二阶段	553～687	48.65
第三阶段	1 043以上	84.68

通过计算确定（写出计算过程）：
①失重第一阶段分解产物的化学式；
②失重第二阶段反应的反应化学方程式．

Answer 1

【答案】
（1）Au
（2）蒸发浓缩；漏斗
（3）减少晶体的溶解，便于干燥
（4）2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
（5）设所取硫酸铝晶体为1 mol，则硫酸铝晶体的质量为666 g，

①在第一阶段：

加热后失去结晶水的质量是：m（H2O）=40.54%×666 g=270 g，

失去结晶水的物质的量是：n（H2O）=270 g÷18 gmol﹣1=15 mol，

则在第一阶段失重产物中：n[Al2（SO4）3]：n（H2O）=1 mol：（18mol﹣15 mol）=1：3，

所以此时得到的晶体的化学式是：Al2（SO4）33H2O，

答：失重第一阶段分解产物的化学式为Al2（SO4）33H2O；

②在第二阶段：

加热后失去的水的质量是：m（H2O）=666 g×（48.65%﹣40.54%）=54g

失去结晶水的物质的量是：n（H2O）=54 g÷18 gmol﹣1=3 mol，

则在第二阶段失重产物中结晶水完全失去，得到的固体物质是：Al2（SO4）3，

所以第二阶段反应的化学方程式为：Al2（SO4）33H2O Al2（SO4）3+3H2O，

答：失重第二阶段反应的反应化学方程式为Al2（SO4）33H2O Al2（SO4）3+3H2O．

【解析】解：Cu、Fe、Al、Au的混合物中加入硫酸和浓硝酸的混合物溶解，可以得到滤液1为铁盐、铝盐、铜盐溶液，滤渣1为Au，向滤液1中加入双氧水和氢氧化钠，加H2O2的作用是把Fe2+氧化为Fe3+ ， 结合沉淀的pH可知，调节pH为＜4，过滤分离出氢氧化铁，再调节pH为5左右，过滤得滤液2为硫酸铜溶液，滤渣2为Al（OH）3 ， 加硫酸溶解后结晶得到晶体，（1）在金属混合物与酸的反应中，硝酸充当氧化剂，根据上面的分析可知滤渣1为Au，所以答案是：Au；（2）操作I为蒸发、浓缩、冷却结晶，过滤操作所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，所以答案是：蒸发浓缩；漏斗；（3）离子不溶于乙醇，则选用无水乙醇的原因是减少晶体的溶解，便于干燥，所以答案是：减少晶体的溶解，便于干燥；（4）第②步加H2O2是为了将Fe2+氧化为Fe3+ ， 离子反应为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，所以答案是：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；