Question

1．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）操作Ⅰ后，濾渣中有Au、Pt_金屬．
（2）寫出Cu與稀硫酸和H₂O₂的混合液反應的離子方程式：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O．
（3）在操作Ⅱ中，x的取值范圍是5.2≤x＜5.4．
（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l00mL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l2.00mL．（常溫時，5%的Na₂H₂Y水溶液，其pH為4-6．）
①CuSO₄•5H₂O晶體的純度是$\frac{15b}{a}$×100%．
②如圖3滴定方式中，最合理的是（夾持部分略去）b（填序號）．

Answer 1

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節溶液PH=5.2-5.4使鋁離子全部沉淀，同時鐵離子也轉化為沉淀，過濾得到濾渣a為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，用硫酸溶解后加Al調節pH，把鐵離子轉化為沉淀，過濾，濾液為硫酸鋁溶液，蒸發、濃縮、冷卻、結晶、過濾得到Al₂（SO₄）₂•18H₂O晶體；含有硫酸銅的濾液，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銅晶體；
（1）操作Ⅰ后，過濾得到濾渣為Au、Pt；
（2）酸性條件下銅被雙氧水氧化成銅離子；
（3）調節pH使鐵離子和鋁離子完全沉淀，銅離子不沉淀，根據表中數據判斷；
（4）濾渣a是氫氧化鋁和氫氧化鐵，用硫酸溶解，調節pH除去鐵離子；
（5）①根據反應方程式及滴定數據計算出硫酸銅的物質的量，再計算出硫酸銅晶體的質量分數；
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）操作Ⅰ后，過濾得到濾渣為Au、Pt，
故答案為：Au、Pt；
（2）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，則反應的離子方程式為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（3）調節pH使鐵離子和鋁離子完全沉淀，銅離子不沉淀，根據表中數據可知pH=5.2是鋁離子完全沉淀，pH=5.4時銅離子開始沉淀，所以調節pH為5.2≤x＜5.4，
故答案為：5.2≤x＜5.4；
（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調節pH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，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=3bg，
因此100mL溶液中CuSO₄•5H₂O的質量為：3b×5=15bg，所以ω=$\frac{15b}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{15b}{a}$×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 本題考查了物質的制備實驗方案設計，題目涉及方程式的書寫、除雜質、實驗基本操作、物質含量的測定等，題目考查的知識點較多，側重于基礎知識的綜合應用的考查，題目難度中等．