Question

某探究小組為“變廢為寶”，將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含Cu、Al及少量Fe的混合物，并設計出如圖制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線．

（1）固體A、固體C的化學式分別是

 

、

 

．
（2）步驟①中與鐵有關的離子方程式為

 

；步驟①中能否用稀HCl代替H₂SO₄？

 

填（“能”或“否”）
（3）為了將Fe²⁺氧化成Fe³⁺且不引入雜質，氧化劑A最好是

 

（填化學式）．
（4）步驟②的離子反應方程式為

 

；步驟②中可通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出，則溶液B的溶質是

 

（填化學式），則從溶液B獲得硫酸銅晶體的方法是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：含Cu、Al及少量Fe的混合物加入稀硫酸酸溶過濾得到濾液A為硫酸鋁、硫酸亞鐵溶液，加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入過量氫氧化鈉溶液過濾得到硫酸鋁溶液和氫氧化銅沉淀C，固體A為Cu加入稀硫酸和稀硝酸氧化，通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出得到硫酸銅溶液，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌的硫酸銅晶體，
（1）流程分析判斷固體A為Cu，固體C為Fe（OH）₃；
（2）步驟1中鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣；步驟1中不能用鹽酸代替否則制的硫酸鋁晶體中含有氯化鋁或氫氧化鋁雜質；
（3）氧化劑能氧化亞鐵離子，但不能引入新的雜質；
（4）步驟②中可通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出，反應是銅在酸溶液在被硝酸氧化為銅離子得到溶液B硫酸銅溶液；

解答： 解：含Cu、Al及少量Fe的混合物加入稀硫酸酸溶過濾得到濾液A為硫酸鋁、硫酸亞鐵溶液，加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，加入過量氫氧化鈉溶液過濾得到硫酸鋁溶液和氫氧化銅沉淀C，固體A為Cu加入稀硫酸和稀硝酸氧化，通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出得到硫酸銅溶液，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌的硫酸銅晶體；
（1）流程分析判斷固體A為Cu，固體C為Fe（OH）₃；
故答案為：Cu，Fe（OH）₃；
（2）步驟1中鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；步驟1中不能用鹽酸代替否則制的硫酸鋁晶體中含有氯化鋁或氫氧化鋁雜質；
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，否；
（3）氧化劑能氧化亞鐵離子，但不能引入新的雜質，可以加入過氧化氫；
故答案為：H₂O₂；
（4）步驟②中可通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出，反應是銅在酸溶液在被硝酸氧化為銅離子得到溶液B硫酸銅溶液，步驟②的離子反應方程式為Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；步驟②中可通過控制H₂SO₄和HNO₃的量，讓NO₃^-盡可能轉化為氣體逸出，則溶液B的溶質是CuSO₄，從溶液B獲得硫酸銅晶體的方法是蒸發濃縮，冷卻結晶；
故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；CuSO₄；蒸發濃縮，冷卻結晶；

點評：本題考查了物質分離提純的方法和流程分析應用，主要是物質性質的分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．