Question

如圖1是某化學興趣小組設計的利用電子垃圾（含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt）制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：

已知下列信息：
Cu可與稀硫酸和H₂O₂的混合液反應生成硫酸銅；鐵、鋁、銅等離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀	1.1	4.0	5.4
完全沉淀	3.2	5.2	6.7

請回答下列問題：
（1）寫出Cu與稀硫酸和H₂O₂的混合液反應的化學方程式：

 

．
（2）在操作Ⅱ中，x的取值范圍是

 

．
（3）在操作Ⅲ中，蒸發(fā)濃縮需要的玻璃儀器有

 

．
（4）由濾渣a制取Al₂（SO₄）₃?l8H₂O，探究小組設計了如圖2三種方案：
綜合考慮上述三種方案，最具可行性的是

 

（填序號）．
（5）為測定CuSO₄?5H₂O晶體的純度，進行下列實驗：取a g試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子后，用b mol?L^-1 EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺（離子方程式為Cu²⁺+H₂Y^2-═CuY^2-+2H⁺），滴定至終點，平均消耗EDTA溶液12.00mL．（常溫時，5%的Na₂H₂Y水溶液，其pH為4-6．）
①CuSO₄?5H₂O晶體的純度是

 

．
②如圖3下列滴定方式中，最合理的是（夾持部分略去）

 

（填序號）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：由流程可知，金屬混合物加入稀硫酸后鋁、鐵溶解，加入過氧化氫，亞鐵離子被氧化為鐵離子，銅在酸性溶液中被過氧化氫氧化為銅離子，過濾得到濾渣為Au、Pt，濾液中主要含有鐵離子、鋁離子和銅離子，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH=5.2-5.4使鋁離子全部沉淀，同時鐵離子也轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾得到濾渣a為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，用硫酸溶解后加Al調(diào)節(jié)pH，把鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾，濾液為硫酸鋁溶液，蒸發(fā)、濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾得到Al₂（SO₄）₂?18H₂O晶體；含有硫酸銅的濾液，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（1）酸性條件下銅被雙氧水氧化成銅離子；
（2）調(diào)節(jié)pH使鐵離子和鋁離子完全沉淀，銅離子不沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷；
（3）蒸發(fā)濃縮需要的玻璃儀器有酒精燈、蒸發(fā)皿和玻璃棒；
（4）濾渣a是氫氧化鋁和氫氧化鐵，用硫酸溶解，調(diào)節(jié)pH除去鐵離子；
（5）①根據(jù)反應方程式及滴定數(shù)據(jù)計算出硫酸銅的物質(zhì)的量，再計算出硫酸銅晶體的質(zhì)量分數(shù)；
②EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在酸式滴定管中．

解答： 解：（1）酸性條件下銅被雙氧水氧化成銅離子，則Cu與雙氧水、硫酸反應生成硫酸銅和水，則反應的方程式為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（2）調(diào)節(jié)pH使鐵離子和鋁離子完全沉淀，銅離子不沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知pH=5.2是鋁離子完全沉淀，pH=5.4時銅離子開始沉淀，所以調(diào)節(jié)pH為5.2≤x＜5.4，
故答案為：5.2≤x＜5.4；
（3）蒸發(fā)濃縮需要加熱的儀器為酒精燈，在蒸發(fā)皿中進行，要用玻璃棒攪拌，所以用到的玻璃儀器有酒精燈、蒸發(fā)皿和玻璃棒，
故答案為：酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（4）濾渣a是氫氧化鋁和氫氧化鐵，用硫酸溶解，得到硫酸鋁和硫酸鐵，加入Al調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾除去沉淀，則剩余的濾液為硫酸鋁沉淀，然后蒸發(fā)濃縮得到硫酸鋁晶體；所以乙方案符合；
故答案為：乙；
（5）①根據(jù)方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO₄?5H₂O）=n（EDTA）=b×12×10^-3mol；
所以m（CuSO₄?5H₂O）=b×12×10^-3mol×250g/mol=3b g，
因此100mL溶液中CuSO₄?5H₂O的質(zhì)量為：3b×5=15bg，所以ω=

15b

a

×100%，
故答案為：

15b

a

×100%；
②EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Cu²⁺，則EDTA盛放在滴定管中，該溶液顯酸性，用酸式滴定管，所以最合理的為b；
故答案為：b．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備實驗方案設計，題目涉及方程式的書寫、除雜質(zhì)、實驗基本操作、物質(zhì)含量的測定等，題目考查的知識點較多，側(cè)重于基礎知識的綜合應用的考查，題目難度中等．