Question

（16分）信息時代產生的大量電子垃圾對環境構成了極大的威脅。某“變廢為寶”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

請回答下列問題：
（1）第①步Cu與酸反應的離子方程式為_______________________________；得到濾渣1的主要成分為___________________。
（2）第②步加H₂O₂的作用是________________，使用H₂O₂的優點是            
                         ；調溶液pH的目的是使          生成沉淀。
（3）用第③步所得CuSO₄·5H₂O制備無水CuSO₄的方法是                    。
（4）由濾渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O ，探究小組設計了三種方案：

上述三種方案中，_______方案不可行，原因是_____________________________；從原子利用率角度考慮，________方案更合理。
（5）探究小組用滴定法測定CuSO₄·5H₂O （Mr＝250）含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用cmol·L^－1 EDTA（H₂Y^2－）標準溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反應如下：Cu²⁺＋H₂Y^2－＝CuY^2－＋2H⁺
寫出計算CuSO₄·5H₂O質量分數的表達式w＝ ________________ ；下列操作會導致CuSO₄·5H₂O含量的測定結果偏高的是_____________。
a．未干燥錐形瓶   
b．滴定終點時滴定管尖嘴中產生氣泡   
c．未除凈可與EDTA反應的干擾離子

Answer 1

（1）Cu+4H⁺+2NO₃^-Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O或3Cu+8H⁺+2NO₃^-3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O    Au   Pt
（2）將Fe²⁺氧化為Fe³⁺不引入雜質，對環境無污染   Fe³⁺   Al³⁺
（3）加熱脫水
（4）甲  所得產品中含有較多Fe₂(SO₄)₃雜質  乙
（5）   c

（1）稀硫酸和銅不反應，所以硝酸才能溶解銅，方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O或3Cu+8H⁺+2NO₃^-3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；由于濃硝酸也不能溶解金和Pt，所以濾渣1的主要成分為Au和Pt。
（2）由于濾液中I中含有亞鐵離子，必須除去，而雙氧水能氧化亞鐵離子生成鐵離子，然后沉淀生成氫氧化鐵而除去；雙氧水的還原產物是水，不引入雜質，對環境無污染；可知pH的目的是除去溶液中的鐵離子和鋁離子，以得到純凈的硫酸銅晶體。
（3）膽礬通過加熱脫水即生成硫酸銅。
（4）由于濾渣Ⅱ中含有氫氧化鐵，所以甲方案中會產生硫酸鐵，即最終所得產品中含有較多Fe₂(SO₄)₃雜質，所以甲方案是不正確的；丙方案中有硫酸鈉生成，所以原子利用率不如乙方案。
（5）根據方程式可知，20ml溶液中銅離子的物質的量是0.001bcmol，所以CuSO₄·5H₂O質量分數的表達式w＝；錐形瓶不需要干燥，a不影響；滴定終點時滴定管尖嘴中產生氣泡，說明消耗的標準液體積偏小，則測定結果偏低；未除凈可與EDTA反應的干擾離子，則消耗的標準液體積偏大，測定結果偏高，答案選c。