Question

廢棄物的綜合利用既有利于節約資源，又有利于保護環境。實驗室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實驗過程如下：

 

(1)①銅帽溶解時加入H2O2的目的是________________________________________

(用化學方程式表示)。

②銅帽溶解完全后，需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是_______________________________________________________________。

(2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質為鐵及其氧化物)的量，實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。實驗操作為：準確量取一定體積的含有Cu2＋的溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調節溶液pH＝3～4，加入過量的KI，用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。上述過程中發生反應的離子方程式如下：

2Cu2＋＋4I－=2CuI(白色)↓＋I2

2S2O32—＋I2=2I－＋S4O62—

①滴定選用的指示劑為__________，滴定終點觀察到的現象為__________________。

②若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡，所測定的Cu2＋含量將會________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

(3)已知pH>11時Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)。

	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3＋	1.1	3.2
Fe2＋	5.8	8.8
Zn2＋	5.9	8.9

、實驗中可選用的試劑：30% H2O2、1.0 mol·L－1 HNO3、1.0 mol·L－1 NaOH。

由除去銅的濾液制備ZnO的實驗步驟依次為

①______________________________________；

②________________________________________；

③過濾；

④_________________________________________；

⑤過濾、洗滌、干燥；

⑥900 ℃煅燒。

 

Answer 1

(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O

②加熱(至沸)

(2)①淀粉溶液　藍色褪去　②偏高

(3)①向濾液中加入適量30% H2O2，使其充分反應

②滴加1.0 mol·L－1 NaOH溶液，調節溶液pH約為5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全

④向濾液中滴加1.0 mol·L－1 NaOH，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全

【解析】(1)①Cu與稀H2SO4不發生反應，加入H2O2的目的是溶解銅，化學方程式為Cu＋H2SO4＋H2O2=CuSO4＋2H2O。

②H2O2具有不穩定性，受熱易分解生成H2O和O2，可通過加熱的方法除去溶液中過量的H2O2。

(2)①淀粉溶液遇I2顯藍色，用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示劑，達到終點時，溶液由藍色變成無色，且半分鐘內不恢復原來顏色。②若滴定前H2O2未除盡，則可將I－氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的體積增大，導致測定的Cu2＋含量偏高。

(3)除去銅的濾液中含有Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋等，若制備ZnO應除去Fe3＋和Fe2＋。由表中信息可知，Fe2＋和Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較小，但Fe3＋與Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較大，故可加入30% H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再滴加NaOH溶液，調節溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全，此時Zn2＋不產生沉淀，充分反應后過濾，向濾液中滴加NaOH溶液，調節溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2＋產生Zn(OH)2沉淀，并對Zn(OH)2沉淀進行洗滌、干燥、煅燒，即可得到ZnO。