Question

17．信息時代產生的大量電子垃圾對環境構成嚴重威脅．某研究性學習小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含Cu、Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并用如下流程制備膽礬晶體（CuSO₄•5H₂O）：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

陽離子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
開始沉淀	1.5	6.4	4.2
完全沉淀	3.2	8.9	6.7

（1）濾渣Ⅰ的主要成份是（寫化學式）Au、Pt．
（2）反應Ⅱ中加入H₂O₂的作用是使Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（3）生成沉淀反應的離子方程式有Fe³⁺+3OHˉ=Fe（OH）₃↓．
（4）操作Ⅰ的步驟是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．
（5）測定膽礬晶體純度的實驗步驟如下：
A． 準確稱取3.125g膽礬晶體樣品配成100mL溶液；
B． 取10.00mL溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，加入過量KI固體，發生反應：2Cu²⁺+4Iˉ=2CuI↓+I₂
C． 繼續向上述混合物中，逐滴加入0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液至恰好完全反應，共消耗12． 00mL Na₂S₂O₃溶液：I₂+2S₂O₃^2-=2Iˉ+S₄O₆^2-，則樣品中膽礬晶體的質量分數96%．

Answer 1

分析 含Cu、Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物加入硫酸和硝酸溶解銅和鐵，金和鉑不溶解，過濾得到濾渣為Au、Pt，濾液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氫氧化鈉溶液調節溶液的PH在3.2--4.2范圍內，沉淀鐵離子，過濾得到濾渣Ⅱ為氫氧化鐵，濾液為硫酸銅溶液，通過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到膽礬晶體，
（1）金屬的混合物中加入硫酸和硝酸，Cu、Fe會發生反應變為溶液，Au、Pt難溶解；
（2）反應Ⅱ中加入H₂O₂的作用是將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，便于將雜質Fe元素除去；
（3）生成沉淀反應是鐵離子生成氫氧化鐵沉淀；
（4）操作Ⅰ是從溶液中得到溶質晶體，具體的步驟是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（5）2CuSO₄•5H₂O～2Cu²⁺～2Iˉ～I₂～2S₂O₃^2-，n（S₂O₃^2-）=0.1mol/L×0.012L×10=0.012mol，計算得到硫酸銅晶體物質的量，計算得到樣品中膽礬晶體的質量分數．

解答 解：（1）含Cu、Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物中加入硫酸和硝酸Cu、Fe會發生反應變為溶液，Au、Pt難溶解，所以濾渣Ⅰ的主要成份是Au、Pt，
故答案為：Au、Pt；
（2）反應Ⅱ中加入H₂O₂的作用是將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，通過調節溶液PH便于將雜質Fe元素除去，
故答案為：使Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）生成沉淀反應的離子方程式有：Fe³⁺+3OHˉ=Fe（OH）₃↓，
故答案為：Fe³⁺+3OHˉ=Fe（OH）₃↓； 
（4）操作Ⅰ是硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體，操作的步驟是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶；
（5）2Cu²⁺+4Iˉ=2CuI↓+I₂，I₂+2S₂O₃^2-=2Iˉ+S₄O₆^2-，
2CuSO₄•5H₂O～2Cu²⁺～2Iˉ～I₂～2S₂O₃^2-，
n（S₂O₃^2-）=0.1mol/L×0.012L×10=0.012mol，
所以n（CuSO₄•5H₂O）=0.012mol，
其質量是0.012mol×250g/mol=3.0g，
所以樣品中膽礬晶體的質量分數是$\frac{3.0g}{3.125g}$×100%=96%，
故答案為：96%；

點評 本題考查元素及化合物的性質、雜質的除去、離子方程式的書寫、關系式法在化學計算中的應用及物質純度的計算的知識，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．