Question

12．如圖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（Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O．．
（2）在操作II中，x的取值范圍是[5.2，5.4）．
（3）在操作III中，蒸發濃縮需要的玻璃儀器有玻璃棒、酒精燈、燒杯．
（4）由濾渣a制取Al₂（SO₄）₃.18H₂O，探究小組設計了三種方案：
甲：濾渣a$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$\stackrel{操作置}{→}$Al₂（SO₄）₃.18H₂O
乙：濾渣a$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$酸浸液$→_{過濾}^{適量Al粉}$過濾$\stackrel{操作置}{→}$Al₂（SO₄）₃.18H₂O
丙：濾渣a$→_{過濾}^{NaOH溶液}$濾液$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$溶液液$\stackrel{操作置}{→}$Al₂（SO₄）₃.18H₂O
綜合考慮上述三種方案，最具可行性的是乙（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^-1EDTA（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，CuSO₄.5H₂O晶體的純度是$\frac{15b}{a}$×100%．

Answer 1

分析 由流程可知，加稀硫酸、過氧化氫，只有Au、Pt不反應，濾渣為Au、Pt，Cu、Al、Fe均轉化為金屬陽離子，然后加NaOH溶液調節pH為[5.2，5.4），只有銅離子在濾液中，蒸發濃縮得到硫酸銅晶體，而濾渣a為氫氧化鋁和氫氧化鐵，為得到更多的硫酸鋁，加硫酸溶解后，與Al反應硫酸鋁溶液，結晶得到晶體，以此來解答．

解答 解：由流程可知，加稀硫酸、過氧化氫，只有Au、Pt不反應，濾渣為Au、Pt，Cu、Al、Fe均轉化為金屬陽離子，然后加NaOH溶液調節pH為[5.2，5.4），只有銅離子在濾液中，蒸發濃縮得到硫酸銅晶體，而濾渣a為氫氧化鋁和氫氧化鐵，為得到更多的硫酸鋁，加硫酸溶解后，與Al反應硫酸鋁溶液，結晶得到晶體，
（1）Cu與稀硫酸和H₂O₂的混合液反應的化學方程式為Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O，故答案為：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O；
（2）由表格中的數據可知，保證銅離子不轉化為沉淀，則pH為[5.2，5.4），故答案為：[5.2，5.4）；
（3）操作III中，蒸發濃縮需要的玻璃儀器有玻璃棒、酒精燈、燒杯，故答案為：玻璃棒、酒精燈、燒杯；
（4）由上述分析可知，濾渣a為氫氧化鋁和氫氧化鐵，為得到更多的硫酸鋁，加硫酸溶解后，與Al反應硫酸鋁溶液，結晶得到晶體，乙最合理，故答案為：乙；
（5）由Cu²⁺+H₂Y^2-=CuY^2-+2H⁺，滴定至終點，平均消耗EDTA溶液12.00mL，則CuSO₄.5H₂O晶體的純度是$\frac{0.012L×bg/mol×\frac{100}{20}×250g/mol}{ag}$×100%=$\frac{15b}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{15b}{a}$×100%．

點評 本題考查物質制備實驗實驗的設計及物質含量的測定，為高頻考點，把握制備實驗流程及發生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的考查，題目難度中等．