Question

某研究小組將一批廢棄的線路板經濃硝酸和稀硫酸處理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金屬離子,并設計了以下兩種流程以分別制取CuSO4·5H2O晶體和AlCl3

溶液:

已知:相關金屬離子開始沉淀至完全沉淀時的pH范圍為:

離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Cu2+
pH范圍	2.2～3.2	5.5～9.0	4.1～5.0	5.3～6.6

請回答下列問題:

(1)加入H2O2的作用是　 ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶體較為純凈,pH至少應調至　　　　。

(2)寫出H2O2與Fe2+反應的離子方程式:  。

(3)流程②中加入適量Al粉起的作用是  　　　。

(4)根據你所學的化學知識,由AlCl3溶液(不添加其他化學試劑)能否制得無水AlCl3　　　　(填“能”或“不能”),原因是　 。

(5)取體積為V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物質的量與所加的NaOH溶液的體積(L)關系如圖。請用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)=　 。

 

 

Answer 1

(1)將Fe2+氧化為Fe3+　5.0

(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

(3)與酸浸液中Fe3+和H+反應生成Al3+

(4)不能　直接加熱AlCl3溶液,會發生水解反應,最終得到氧化鋁　(5)

【解析】(1)由相關金屬離子沉淀,pH范圍圖表可知:Fe2+與Cu2+沉淀pH范圍存在交叉,不易除去,故加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,可避免這一問題,并且調節pH為5.0,可以將Al3+與Fe3+同時除去。

(2)H2O2與Fe2+反應的離子方程式為:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。

(3)由流程圖可知,濾渣是Fe(OH)3與Al(OH)3的混合物,加鹽酸溶解后得到的是含FeCl3、AlCl3、HCl的混合物,為了得到較純的AlCl3溶液,加入適量Al可以將FeCl3與HCl反應掉。

(4)AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加熱蒸發時,HCl會揮發造成平衡右移,最終得不到AlCl3。

(5)NaOH溶液的物質的量濃度為a,據圖像可知:

V1～V2段發生反應為:

Al3++3OH-Al(OH)3↓,

Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;

V2～V3段發生反應為:

Al(OH)3+OH-Al+2H2O,

據此可求出n(Al3+)=a(V3-V2),

n(Fe3+)=,

故n(Fe3+)∶n(Al3+)=。