Question

【題目】硫酸四氨合銅晶體([Cu(NH3)4]SO4·H2O)常用作殺蟲劑、媒染劑。實驗室擬用廢舊印刷電路板(含有Cu、Fe、Al、Zn)制備該晶體，具體流程如下：

已知：硫酸四氨合銅易溶于水，不溶于乙醇、四氯化碳等有機溶劑；常溫下，硫酸四氨合銅在空氣中易與水和二氧化碳反應(yīng)，受熱時易失氨。

（1）某科研小組選取一定量的稀硝酸和稀硫酸的混合酸溶解廢舊印刷電路板時，得出溫度與銅的浸出率關(guān)系如圖所示。步驟①中采用合適的加熱方式是___；溫度越高，銅的浸出率反而下降，原因可能是___。

（2）步驟②、③需要的玻璃儀器有___；檢驗“水相Ⅱ”中是否含有Fe3+所需試劑為___。

（3）步驟④中氨水必須適當過量的原因是___。

（4）步驟⑥的具體操作為___。

（5）樣品中NH3含量測定：實驗裝置如圖所示，稱取0.3400g樣品放入圓底燒瓶中，加入80mL水溶解，再加入10%NaOH溶液10.00mL。在錐形瓶中，準確加入0.5000mol·L－lHC1標準溶液36.00mL，放入冰水浴中冷卻。先大火后小火加熱燒瓶，并保持微沸1h左右。取出插入HC1溶液中的導(dǎo)管，從冰水浴中取出錐形瓶，滴加2滴0.1%甲基紅溶液，用0.5000mol·L－1NaOH標準溶液滴定剩余溶液，消耗NaOH標準溶液28.00mL。

樣品中NH3的質(zhì)量分數(shù)為___（保留兩位有效數(shù)字），實驗檢測結(jié)果比理論值偏小的原因可能是___（寫一種可能原因）。

Answer 1

【答案】約60℃熱水浴 溫度高，硝酸揮發(fā)，因硝酸量一定，造成銅的浸出率下降（或溫度高，硝酸氧化性增強，硝酸反應(yīng)后生成了NO2，增加了硝酸的消耗量，銅的浸出率降低） 分液漏斗、燒杯 KSCN溶液 使Cu2＋充分反應(yīng)，提高銅的轉(zhuǎn)化率 向過濾器中加入乙醇至浸沒沉淀，待洗滌液完全流出后，重復(fù)上述操作2到3次 20% 裝置中殘留一部分氨；樣品在干燥時溫度偏高，部分氨已失去

【解析】

廢舊印刷電路板(含有Cu、Fe、Al、Zn)在加熱的條件下酸溶金屬轉(zhuǎn)化為陽離子，由于最終制備的是硫酸四氨合銅晶體，所以溶液中的金屬陽離子除銅離子被萃取到水相中，然后將有機相中的銅離子在被反萃取到水相Ⅱ中，然后加入氨水得到硫酸四氨合銅，據(jù)此解答。

（1）結(jié)合圖像一我們發(fā)現(xiàn)浸出率最高的溫度是60℃，在這個溫度下用熱水浴是最合適的加熱方法；因為我們選用的是硝酸和硫酸進行浸出，硫酸是難揮發(fā)的，但是硝酸受熱易揮發(fā)，因此當溫度過高時硝酸部分揮發(fā)，導(dǎo)致浸出率反而下降；也可根據(jù)不同溫度下硝酸的還原產(chǎn)物不同來作答，即答案為溫度升高硝酸的氧化性增強，還原產(chǎn)物變?yōu)?/span>，每個硝酸能得的電子減少了，需要的硝酸就會變多，浸出率自然會下降；

（2）步驟二既然是反萃取（萃取的一種）、分液，需要的玻璃儀器為分液漏斗和燒杯；而檢驗的最佳試劑為溶液；

（3）步驟④是為了將步驟③得到的硫酸銅轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩崴陌焙香~產(chǎn)物，因此這一步加入過量的氨水可以有效地將轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，提高轉(zhuǎn)化率；

（4）步驟⑥為洗滌，目的是為了洗去產(chǎn)品中可能殘留的有機或無機雜質(zhì)，根據(jù)題目所給的信息硫酸四氨合銅不溶于乙醇、四氯化碳等有機溶劑，因此我們可以用有機溶劑來洗滌，具體操作為向過濾器中加入乙醇至浸沒沉淀；待洗滌液完全流出后，重復(fù)上述操作2至3次；

（5）根據(jù)描述和裝置圖我們要測量樣品中的含量，先通過加堿和加熱將樣品中的全部“趕”到錐形瓶中與反應(yīng)，中和掉一部分酸，再用標準溶液去滴定剩余的酸。首先根據(jù)算出原來的量，再根據(jù)算出消耗的的量，因此中和了0.004mol的，又因為和是1:1中和的，所以樣品中有共0.004mol，由算出的質(zhì)量，最后算出其質(zhì)量分數(shù)；若實測結(jié)果比理論小，可能是部分氨氣未進入錐形瓶中或樣品在干燥時溫度偏高，部分氨已失去。