Question

信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅．某探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計出制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

請回答下列問題：
（1）得到濾渣1的主要成分為

Au、Pt

．
（2）第②步加H₂O₂的作用是

將Fe²⁺氧化為Fe³⁺

，使用H₂O₂的優(yōu)點是

不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染

，調(diào)溶液pH的目的是使

Fe³⁺、Al³⁺

生成沉淀．
（3）操作3的名稱是

蒸發(fā)濃縮

、

冷卻結(jié)晶

、

過濾

．
（4）由濾渣2制取Al₂（S0₄）₃?18H₂O，探究小組設(shè)計了三種方案：

上述三種方案中，

甲

方案不可行，原因是

所得產(chǎn)品中含有較多Fe₂（SO₄）₃雜質(zhì)

從原子利用率角度考慮，

乙

方案更合理．

Answer 1

分析：（1）稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺；所以濾渣1 的成分是Pt和Au；
（2）過氧化氫具有氧化性且被還原為水，無雜質(zhì)無污染；可以氧化亞鐵離子為鐵離子易于沉淀除去，調(diào)節(jié)溶液PH目的是鐵離子和鋁離子全部沉淀；第②步加H₂O₂的作用是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該氧化劑的優(yōu)點是不引入雜質(zhì)，產(chǎn)物對環(huán)境物污染．調(diào)溶液PH的目的是使Fe³⁺和Al³⁺形成沉淀．所以濾液2的成分是Cu2+，濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁；
（3）第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應(yīng)是在蒸發(fā)皿中加熱脫水，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶析出，過濾得到；
（4）依據(jù)實驗方案過程分析制備晶體中是否含有雜質(zhì)，使用的試劑作用，原料的利用率，原子利用率因素分析判斷；

解答：解：（1）稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺；Au、Pt和酸不反應(yīng)，所以濾渣是Au、Pt；
故答案為：Au、Pt；
（2）第②步加H₂O₂的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，過氧化氫做氧化劑被還原后為水，不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染；調(diào)節(jié)溶液PH鐵離子和鋁離子全部沉淀后過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液硫酸銅，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染；Fe³⁺、Al³⁺；
（3）第③步由五水硫酸銅制備硫酸銅的方法應(yīng)是在蒸發(fā)皿中加熱，蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶析出，過濾得到；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶析出，過濾；
（4）制備硫酸鋁晶體的甲、乙、丙三種方法中，甲方案在濾渣中只加硫酸會生成硫酸鐵和硫酸鋁，冷卻、結(jié)晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì)；
乙方案先在濾渣中加H₂SO₄，生成Fe₂（SO₄）₃和Al₂（SO₄）₃，再加Al粉和Fe₂（SO₄）₃生成Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾可得硫酸鋁晶體；
丙方案先在濾渣中加NaOH和Al（OH）₃反應(yīng)生成NaAlO₂，再在濾液中加H₂SO₄生成Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾可得硫酸鋁晶體；但從原子利用角度考慮方案乙最合理，因為丙加的NaOH和制備的Al₂（SO₄）₃的原子組成沒有關(guān)系，造成原子浪費，
所以上述三種方案中：甲方案制得的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì)，不可行；從原子利用率和是否產(chǎn)生雜質(zhì)考慮知，乙方案更合理，
故答案為：甲；所得產(chǎn)品中含有較多Fe₂（SO₄）₃雜質(zhì)；乙；

點評：本題考查制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的實驗設(shè)計，明確離子的性質(zhì)是解答本題關(guān)鍵，題目難度中等．