Question

【題目】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)銅帽溶解時加入H2O2的目的是_________________________(用化學方程式表示)。

(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淀粉溶液，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-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去銅的濾液制備ZnO的實驗步驟依次為：①向濾液中加入適量30%H2O2，使其充分反應；②滴加1.0mol·L-1NaOH，調節溶液pH范圍：________；③過濾；④向濾液中滴加1.0mol·L-1NaOH，調節溶液pH范圍：___________；⑤過濾、洗滌、干燥；⑥900℃煅燒。

Answer 1

【答案】Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O藍色褪去，且半分鐘不變色偏高約為5(或3.2≤pH<5.9)約為10(或8.9≤pH≤11)

【解析】

利用廢舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO，電池銅帽加入水過濾后除去溶于水的雜質，在固體中加入稀硫酸酸化的過氧化氫溶解，銅生成硫酸銅溶液，加入氫氧化鈉溶液調節溶液pH=2沉淀鐵離子，加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質為鐵及其氧化物)，反應過濾得到海綿銅，沉淀鋅離子得到氫氧化鋅，熱分解得到到氧化鋅，據此判斷。

(1)雙氧水在酸性溶液中把銅氧化成硫酸銅，反應的化學方程式為Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O；

(2)①淀粉溶液為指示劑，由于碘遇淀粉顯藍色，則當最后一滴Na2S2O3溶液滴入時，溶液藍色褪去，半分鐘顏色不變，說明滴定到達終點；

②若留有H2O2，加入KI后會有以下反應發生H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O，導致生成的碘增加，消耗Na2S2O3標準溶液的體積增加，所以使測定結果偏高；

(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。