Question

電子產品產生的大量電子垃圾對環境構成了極大的威脅．某化學興趣小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含Cu、Al、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：

按要求回答下列問題：
（1）濾渣1中存在的金屬有

 

．
（2）已知沉淀物的pH如下表：

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.7
Cu2+	4.9	6.7
Al3+	3.0	4.4

①則操作②中X物質最好選用的是

 

（填編號）
a．酸性高錳酸鉀溶液    b．漂白粉    c．氯氣       d．雙氧水
②理論上應控制溶液pH的范圍是

 

．
（3）檢驗濾液2中既不存在Fe²⁺又不存在Fe³⁺的操作步驟是

 

．
（4）用一個離子方程式表示在酸浸液中加入足量鋁粉的反應：

 

．
（5）由CuSO₄?5H₂O制備CuSO₄時，應把CuSO₄?5H₂O放在

 

（填儀器名稱）中加熱脫水．
（6）現向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根據該實驗可得出的結論是

 

（填序號）
A．Ksp（CuCO₃）＜Ksp（CaCO₃）  B．c（Cu²⁺）＜c（Ca²⁺）
C.

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

         D.

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＜

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

．

Answer 1

分析：（1）稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發生了反應，所以濾渣1的成分是Pt和Au；
（2）①根據雙氧水具有氧化性且被還原為水，產物無雜質無污染進行分析；
②依據流程分析，加入氧化劑后亞鐵離子被氧化為鐵離子，加入氫氧化鈉調節溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，銅離子不沉淀，據此判斷pH的范圍；
（3）根據檢驗鐵離子、亞鐵離子的方法進行解答，注意先檢驗鐵離子，再檢驗亞鐵離子；
（4）濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物，加入酸溶液后生成了鐵離子、鋁離子，向該溶液中加入鋁粉，鐵離子與鋁反應生成鐵和鋁離子，據此寫出反應的離子方程式；
（5）加熱硫酸銅晶體時需要放在坩堝中進行；
（6）先生成CuCO₃沉淀，說明溶液中銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子濃度

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，據此進行解答．

解答：解：（1）稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發生反應生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺，Au、Pt和酸不反應，所以濾渣是Au、Pt，故答案為：Au、Pt；
（2）①第②步加入試劑X的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，雙氧水與亞鐵離子的反應為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，雙氧水做氧化劑被還原后為水，不引入雜質，對環境無污染，而高錳酸鉀溶液、漂白粉、氯氣做氧化劑，反應后引進了裝置，且污染環境，所以試劑X最好選用雙氧水，
故答案為：d；
②調溶液PH的目的是使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀，依據圖表數據分析可知，鐵離子完全沉淀時溶液pH=3.7，鋁離子完全沉淀時溶液pH=4.4，而銅離子開始沉淀時的pH=4.9，所以使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀，銅離子不沉淀，溶液pH調節范圍應該為：4.4＜pH＜4.9，
故答案為：4.4＜pH＜4.9；
（3）檢驗濾液2中既不存在Fe²⁺又不存在Fe³⁺，可以先取少量濾液，向溶液中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液沒有變成紅色，證明溶液中不存在鐵離子，然后向溶液中滴入新制的氯水，如果溶液沒有變成紅色，證明不存在亞鐵離子，
故答案為：取少量濾液于試管中，向其中加入少量KSCN溶液，如果溶液不變紅證明不存在Fe³⁺，繼續向溶液中滴入新制氯水，如果溶液不變紅證明不存在Fe²⁺；
（4）根據實驗流程，酸浸液中含有鐵離子和鋁離子，向酸浸液中加入鋁粉后，鐵離子與鋁發生反應生成鐵和鋁離子，反應的離子方程式為Fe³⁺+Al=Al³⁺+Fe，
故答案為：Fe³⁺+Al=Al³⁺+Fe；
（5）由CuSO₄?5H₂O制備CuSO₄時，應把CuSO₄?5H₂O放在坩堝中，故答案為：坩堝；
（6）碳酸銅、碳酸鈣的溶度積分別為：Ksp（CuCO₃）=c（Cu²⁺）?c（CO₃^2-）、Ksp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-），向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，說明銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子，即

Ksp(CuCO3)

c(Cu2+)

＜

Ksp(CaCO3)

c(Ca2+)

，整理得：

c(Cu2+)

c(Ca2+)

＞

Ksp(CuCO3)

Ksp(CaCO3)

，
故答案為：C．

點評：本題考查了硫酸鋁、硫酸銅的制備、難溶物溶解平衡及沉淀轉化的本質，題目難度較大，合理分析題中制備流程及制取原理是解題根據，（6）為難點、易錯點，注意相同類型的難溶物，其溶度積越小，溶解度越小．