Question

19．廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護環(huán)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Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O（用化學方程式表示）．銅帽溶解完全后，需將溶液中過量的H₂O₂ 除去．除去H₂O₂ 的簡便方法是加熱至沸．
（2）為確定加入鋅灰（主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物）的量，實驗中需測定除去H₂O₂ 后溶液中Cu²⁺的濃度．實驗操作為：準確量取100mL含有Cu²⁺的溶液于燒杯中，取溶液20mL加水稀釋至100mL，調(diào)節(jié)溶液pH=3～4，加入過量的KI，用0.1mol/L 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     2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-
①滴定選用的指示劑為淀粉溶液
②若滴定前溶液中的H₂O₂ 沒有除盡，所測定的Cu²⁺含量將會偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
③若滴定中消耗Na₂S₂O₃標準溶液25mL，則原溶液中Cu²⁺物質(zhì)的量濃度為0.125mol/L．
（3）已知pH＞11 時Zn（OH）₂ 能溶于NaOH溶液生成ZnO₂^2-．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1.0mol•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、1.0mol•L^-1HNO₃、1.0mol•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30%H₂O₂，使其充分反應；②滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；③過濾；④向濾液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全；⑤過濾、洗滌、干燥；⑥900℃煅燒．

Answer 1

分析 （1）酸性條件下Cu與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成硫酸銅和水；過氧化氫加熱到153℃便猛烈的分解；
（2）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)作用變藍解答；
②根據(jù)H₂O₂+2I^-+2H⁺=I₂+2H₂O解答；
③根據(jù)反應2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂ 和2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-，有關系式Cu²⁺～S₂O₃^2-，根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量可計算得Cu²⁺的物質(zhì)的量，進而確定Cu²⁺物質(zhì)的量濃度；
（3）滴加H₂O₂溶液，使Fe²⁺轉(zhuǎn)化完全為Fe³⁺，滴加NaOH溶液，形成氫氧化鐵沉淀，除雜后形成氫氧化鋅沉淀，過濾、洗滌、干燥900℃煅燒制得氧化鋅．

解答 解：（1）因為雙氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅，當然這是一個微弱的反應，形成一個平衡，但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解，平衡被打破，反應朝正方向進行，故而逐漸溶解，反應的化學方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，過氧化氫性質(zhì)比較穩(wěn)定，若加熱到153℃便猛烈的分解為水和氧氣，將溶液中過量的H₂O₂ 除去可加熱至沸，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；加熱至沸；
（2）①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)作用變藍可知，可用淀粉溶液為指示劑，
故答案為：淀粉溶液；
②若留有H₂O₂，加入KI后，會有以下反應：H₂O₂+2I^-+2H⁺=I₂+2H₂O誤當成2Cu²⁺+4I^-=2CuI（白色）↓+I₂ 生成的碘，使測定結(jié)果偏高，
故答案為：偏高；
③根據(jù)反應2Cu²⁺+4I^-═2CuI（白色）↓+I₂ 和2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-，有關系式Cu²⁺～S₂O₃^2-，根據(jù)題意可知Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，所以溶液中Cu²⁺的物質(zhì)的量為0.0025mol，測溶液中Cu²⁺物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.0025mol}{0.02L}$=0.125mol/L，
故答案為：0.125mol/L；
（3）①向濾液中加入30%H₂O₂，使其充分反應，目的使Fe²⁺轉(zhuǎn)化完全為Fe³⁺，滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全，向濾液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全，900℃煅燒，制得氧化鋅，
故答案為：向濾液中加入30%H₂O₂，使其充分反應；滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe³⁺沉淀完全；向濾液中滴加1.0mol•L^-1NaOH，調(diào)節(jié)溶液PH約為10（或8.9≤pH≤11），使Zn²⁺沉淀完全．

點評 本題主要考查實驗室廢棄舊電池的銅帽回收銅和制備ZnO，考查學生對綜合實驗處理能力，注意實驗方案的設計原理和步驟是解答的關鍵，平時注意打好扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．