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废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境.实验室利用废弃旧电池的铜帽
(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下:

(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示)
 

②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去.除去H2O2的简便方法是
 

(2)锌灰的主要成分为Zn、ZnO,(还含少量铁及其氧化物).已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-.下表列出了几种离子在该实验条件下生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol?L-1计算)
开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.03.2
Fe2+5.88.8
Zn2+5.98.9
则Fe(OH)3的溶度积常数Ksp=
 

(3)实验中可选用的试剂:30% H2O2、1.0mol?L-1HNO3、1.0mol?L-1 NaOH.
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为:①往滤液中加入适量30% H2O2使其充分反应,再次加入H2O2的目的是(用离子方程式表示):
 
;②
 
;③过滤;④
 
;⑤过滤、洗涤、干燥、灼烧.
考点:物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题:实验设计题
分析:废弃旧电池的铜帽加水超声洗涤去除表面的可溶性杂质,然后加入稀硫酸和双氧水,双氧水具有强氧化性,能在酸性条件下氧化铜生成铜盐,加入氢氧化钠降低酸性,然后加入足量的锌灰,由于锌的活泼性强于铜,故能把铜从其盐溶液中置换出来,剩余锌的化合物制备ZnO,据此分析解答即可;
(1)①酸性条件下Cu与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸铜和水;②过氧化氢加热到153℃便猛烈的分解;
(2)依据沉淀溶度积常数的计算方法计算即可;
(3)滴加H2O2溶液,使Fe2+转化完全为Fe3+,滴加NaOH溶液,形成氢氧化铁沉淀,除杂后形成氢氧化锌沉淀,过滤、洗涤、干燥900℃煅烧制得氧化锌.
解答: 解:(1)①因为双氧水在酸性溶液中先把铜氧化成氧化铜,当然这是一个微弱的反应,形成一个平衡,但是形成的氧化铜马上就会被稀硫酸溶解,平衡被打破,反应朝正方向进行,故而逐渐溶解,反应的化学方程式为:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O;
故答案为:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O;
②过氧化氢性质比较稳定,若加热到153℃便猛烈的分解为水和氧气,将溶液中过量的H2O2 除去可加热至沸,
故答案为:加热至沸;
(2)开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol?L-1计算,即c(Fe3+)=1.0mol/L,开始沉淀时pH=1,即c(OH-)=10-13,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)?c3(OH-)=1×(10-133=1×10-39,故答案为:1×10-39
(3))①向滤液中加入30%H2O2,使其充分反应,目的使Fe2+转化完全为Fe3+,离子反应方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;然后②滴加NaOH溶液,调节溶液PH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全,然后③过滤,再④向滤液中滴加1.0mol?L-1NaOH,调节溶液PH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全,最后⑤900℃煅烧,制得氧化锌,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;滴加1.0mol?L-1NaOH,调节溶液PH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全;向滤液中滴加1.0mol?L-1NaOH,调节溶液PH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全.
点评:本题主要考查实验室废弃旧电池的铜帽回收铜和制备ZnO,考查学生对综合实验处理能力,注意实验方案的设计原理和步骤是解答的关键,平时注意打好扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力培养,题目难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

下列叙述不正确的是(  )
A、在实验室里硅酸钠溶液存放在带橡胶塞的试剂瓶中
B、提倡人们购物时不用塑料袋,是为了防止白色污染
C、氟利昂(CCl2F2)因破坏大气臭氧层而导致“温室效应”
D、为防止电池中的重金属等污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用技术

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科目:高中化学 来源: 题型:

用电子式表示:①铝原子
 
  ②硫离子
 
③氯化铵
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等,以工业碳酸钙(含少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医用二水合氯化钙(CaCl2?2H2O的质量分数为97.3-103.0%),工艺流程为:

(1)CaCO3与盐酸反应的离子方程式
 

(2)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~8.5,以除去溶液中少量的Al3+、Fe3+.检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是
 

(3)过滤时需用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有
 
.滤渣主要成分的化学式
 

(4)酸化时加盐酸的目的为:①
 
,②防止Ca2+在蒸发时发生水解.
(5)为什么蒸发结晶要保持在160℃:
 

(6)为测定样品中CaCl2?2H2O的含量,称取0.75g样品并配成250mL溶液,各取该溶液25.00mL,分别置于三个锥形瓶中,用0.04mol/LAgNO3溶液进行三次滴定,消耗 AgNO3溶液的平均体积为20.00mL.
①通过计算,样品中含CaCl2?2H2O的质量分数为
 

②若所测样品 CaCl2?2H2O的质量分数偏高(忽略其它实验误差),可能的原因之一为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

将燃着的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中,镁条继续燃烧,反应的化学方程式为:CO2+2Mg=C+2MgO,该反应属于:①化合反应②分解反应③置换反应④复分解反应⑤氧化还原反应⑥离子反应⑦非氧化还原反应(  )
A、①③⑦B、③⑤
C、②③⑥D、④⑥

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列实验操作中错误的是(  )
A、蒸发操作时,应使混合物中的水分完全蒸干后,才能停止加热
B、蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口处,且冷凝水方向应当由下往上
C、分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
D、提取碘水中的碘单质时,应选择有机萃取剂,且萃取剂与水不互溶

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科目:高中化学 来源: 题型:

善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要的方法.某同学在学习铁及其化合物知识时提出了下列问题:

问题1:铁为何称为黑色金属?
问题2:经查证,氧化性:Fe2O3>Fe3O4>FeO,用CO还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗?有没有生成Fe3O4或FeO的可能?
问题3:Fe3+和SO32-之间可能发生的反应有:2Fe3++SO32-+H2O═2Fe2++SO42-+2H+(氧化还原反应),2Fe3++3SO32-+6H2O═2Fe(OH)3(胶体)+3H2SO3(水解反应).实际反应究竟是哪一个?
(1)对于问题1,同学们上网查寻,有两种解释:
A.因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属.
B.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属.    
①你认为正确的说法是
 

②有一黑色粉末,可能是铁粉、Fe3O4粉末、FeO粉末中的一种,请你设计一种实验方案进行检验
 

(2)对于问题2,同学们 参观了某钢铁厂,获得了用SDTQ热分析仪对CO与Fe2O3进行热反应的有关数据,绘制成固体质量与反应温度的关系曲线图(见图1)
①根据图象分析,反应温度500℃-600℃时残留固体的成分是
 

②写出固体质量由43.2 g变为33.6 g时的化学方程式
 

③已知:酒精灯火焰温度为600℃左右,酒精喷灯火焰温度高于800℃.钢铁厂有含铁、Fe2O3、Fe3O4、FeO的混合粉末,某同学为了帮助钢铁厂测定其含铁元素的质量分数,称取m1g样品,设计了如图2所示的实验装置进行实验,当铁的氧化物全部还原为铁时,在CO的保护下冷却,称得残留固体的质量为m2g.实验时应选择
 
灯加热,判断铁的氧化物全部还原为铁的方法是
 
.该装置还有没有缺陷?如果有,请提出改进意见
 
(如没有,该空不填).
(3)对于问题3,同学们进行了实验探究:取5 mL FeCl3溶液于试管中,逐滴加入Na2SO3液至过量,观察到溶液颜色由黄色逐渐变为红褐色,无气泡产生,无沉淀生成,但有丁达尔现象.取红褐色液体少许,逐滴加入稀盐酸至过量,加入BaCl2溶液,有少量白色沉淀生成.据此实验现象,你得出的结论是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

Pt(NH32Cl2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在CCl4中的溶解度大,另一种为黄绿色,在CCl4中的溶解度较小,请回答下列问题:
(1)Pt(NH32 Cl2是平面正方形结构,还是四面体结构
 

(2)请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图,淡黄色固体:
 
,黄绿色固体:
 

(3)淡黄色固体物质是由
 
分子组成,黄绿色固体物质是由
 

分子组成(填“极性分子”或“非极性分子”)
(4)黄绿色固体在CCl4中溶解度比淡黄色固体小,原因是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

写出下列反应的离子方程式:
①实验室制备CO2气体
 

②少量二氧化碳通入澄清石灰水
 

③氧化铁和盐酸反应
 

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