Question

信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構成了極大的威脅。某“變廢為寶”學生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，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

請回答下列問題：

(1)第①步Cu與酸反應的離子方程式為_______________________________________

________________________________________________________________________；

得到濾渣1的主要成分為____________。

(2)第②步加H₂O₂的作用是______________，使用H₂O₂的優(yōu)點是______________；調(diào)溶液pH的目的是使______________生成沉淀。

(3)用第③步所得CuSO₄·5H₂O制備無水CuSO₄的方法是________________________。

(4)由濾渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O ，探究小組設計了三種方案：

上述三種方案中，________方案不可行，原因是_______________________________

________________________________________________________________________；

從原子利用率角度考慮，__________方案更合理。

Answer 1

答案　(1)Cu＋4H^＋＋2NOCu^2＋＋2NO₂↑＋2H₂O

或3Cu＋8H^＋＋2NO3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O　Au、Pt

(2)將Fe^2＋氧化為Fe^3＋　不引入雜質，對環(huán)境無污染　Fe^3＋、Al^3＋

(3)加熱脫水

(4)甲　所得產(chǎn)品中含有較多Fe₂(SO₄)₃雜質　乙

解析　根據(jù)制備路線可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H₂SO₄、濃硝酸，則可以將Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以濾渣1的主要成分為Au、Pt，濾液1中含有Cu、Fe、Al的離子。根據(jù)濾液2和CuSO₄·5H₂O可知，濾液2為CuSO₄溶液，濾渣2中含有Fe(OH)₃和Al(OH)₃。

(1)第①步中Cu與酸發(fā)生的反應為Cu與濃硝酸的反應：Cu＋4H^＋＋2NOCu^2＋＋2NO₂↑＋2H₂O或濃硝酸與稀硫酸的混合過程中硝酸變稀，發(fā)生的反應也可能為3Cu＋8H^＋＋2NO3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O。根據(jù)分析可知濾渣1的主要成分為Pt、Au。

(2)第②步操作中加H₂O₂的目的是將Fe^2＋轉化為Fe^3＋，從而將Fe^3＋轉化為沉淀除去，防止對CuSO₄晶體的制備產(chǎn)生干擾。H₂O₂的優(yōu)點是還原產(chǎn)物為H₂O，不引入雜質，同時對環(huán)境沒有污染，調(diào)節(jié)pH的目的是將Fe^3＋和Al^3＋轉化為沉淀而除去。

(3)用CuSO₄·5H₂O制備無水CuSO₄，只要除去結晶水即可。在加熱過程中CuSO₄發(fā)生水解，但是因為硫酸不揮發(fā)，所以最終得到的仍然是CuSO₄，所以只要加熱脫水即可。

(4)甲中制備的Al₂(SO₄)₃晶體中含有Fe₂(SO₄)₃。乙、丙兩種方案中，乙方案的原子利用率更高。