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[化学一一选修化学与技术]信息时代给人们的生活带来了极大的便利,但同时也产生了大量的电子垃圾.某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到了主要含Cu、Al及少量Fe、Au等金属的混合物,并设计了如下制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线(图):

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2
开始沉淀 1.1 4.0 5.4
完全沉淀 3.2 5.2 6.7
(1)过滤操作中用到的玻璃仪器有
 

(2)Cu可溶于稀硫酸与H2O2的混合溶液,其离子方程式是
 

(3)滤渣a的主要成分是
 

(4)步骤③中X的取值范围是
 

(5)为了测定硫酸铜晶体的纯度,该组甲同学准确称取4.0g样品溶于水配成100mL溶液,取10mL溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI和淀粉指示剂,用0.1000mol/L Na2 S2O3标准溶液滴定至终点,共消耗14.00mL Na2SO3标准溶液.上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I 2,2S2O
 
2-
3
+I2=2I-+S4O
 
2-
6

①样品中硫酸铜晶体的质量分数为
 

②该组乙同学提出通过直接测定样品中SO42-的量也可求得硫酸铜晶体的纯度,老师审核后予以否决,其原因是
 

(6)请你设计一个由滤渣c得到Al2(SO43?18H2O的实验方案
 
考点:制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
专题:几种重要的金属及其化合物
分析:由流程可知,金属混合物加入稀硫酸铝、铁溶解,加入过氧化氢,亚铁离子被氧化为铁离子,铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化为铜离子,过滤得到滤渣a为Au,滤液中主要含有铁离子铝离子和铜离子,加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=3.4,依据题干信息,是为了沉淀铁离子,过滤得到滤渣b为Fe(OH)3,滤液为铝离子和铜离子,加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=5.2-5.4使铝离子全部沉淀过滤得到滤渣C为Al(OH)3,用硫酸溶解后蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤得到Al2(SO42?18H2O晶体;得到滤液为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铜晶体;
(1)过滤操作用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)铜被双氧水氧化成铜离子,Cu+H2O2+2H+→Cu2++2H2O;
(3)Cu、Al及少量Fe、Au等金属的混合物,其中铜、铝、铁都发生反应而溶解,Au化学性质稳定,成为滤渣a的主要成分;
(4)滤渣c是氢氧化铝,根据部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH表,选择使氢氧化铝沉淀完全且氢氧化铜不沉淀的PH;
(5)①依据滴定实验发生的反应的定量关系进行计算样品中所含铜离子物质的量,结合元素守恒计算硫酸铜 晶体质量分数;
②样品中含有硫酸钠,测定硫酸根离子含量不能计算得到硫酸铜晶体的含量;
(6)滤渣C主要是氢氧铝,加入硫酸溶解后通过这蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到晶体Al2(SO43?18H2O;
解答: 解:由流程可知,金属混合物加入稀硫酸铝、铁溶解,加入过氧化氢,亚铁离子被氧化为铁离子,铜在酸性溶液中被过氧化氢氧化为铜离子,过滤得到滤渣a为Au,滤液中主要含有铁离子铝离子和铜离子,加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=3.4,依据题干信息,是为了沉淀铁离子,过滤得到滤渣b为Fe(OH)3,滤液为铝离子和铜离子,加入氢氧化钠溶液调节溶液PH=5.2-5.4使铝离子全部沉淀过滤得到滤渣C为Al(OH)3,用硫酸溶解后蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤得到Al2(SO42?18H2O晶体;得到滤液为硫酸铜溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到硫酸铜晶体;
(1)过滤是化学实验中经常用到的实验操作.过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,
故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)Cu可溶于稀硫酸与H2O2的混合溶液,铜被氧化成铜离子,双氧水生成水,根据化合价升降相等配平,反应的离子方程式是Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O,
故答案为:Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O;
(3)由于Cu、Al、Fe都因反应溶解于溶液中,剩下Au不反应,过滤到了滤渣a中,故答案为:Au;
(4)加入氢氧化钠溶液调节PH=x,目的是生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝开始沉淀pH=4,沉淀完全pH=5.2,氢氧化铜开始沉淀pH=5.4,所以选择的pH范围是:5.2≤X<5.4,
故答案为:5.2≤X<5.4;
(5)由2Cu2++4I-═2CuI(白色)↓+I2、2S2O32-+I2═2I-+S4O62-可知,
 反应的定量关系为2Cu2+~I2 ~2S2O32-
          1.4×10-3mol    0.100 0mol?L-1×0.014.00L=1.4×10-3mol
100ml溶液中含硫酸铜晶体物质的量为1.4×10-2mol,所以硫酸铜晶体的质量分数=
1.4×10-2mol×250g/mol
4.0g
×100%=87.5%,
故答案为:87.5%;
②依据流程分析判断,样品中含有硫酸钠,不能通过测定硫酸根离子的方法计算得到硫酸铜晶体的质量分数,
故答案为:样品中含有Na2SO4等杂质;
(6)分析流程可知,滤渣C主要是氢氧铝,加入硫酸溶解后通过这蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到晶体Al2(SO43?18H2O,
故答案为:将滤渣c加入稀硫酸溶解,然后蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤得到Al2(SO42?18H2O晶体.
点评:本题考查金属混合物的分离和提纯,关键是提取题中的信息,根据所学知识完成,主要是铝离子,铁离子,铜离子的分离方法和性质判断,本题难度中等.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

化学与生产、生活密切相关.下列说法错误的是(  )
A、汽车尾气的排放是雾霾形成的重要原因之一
B、运载火箭升空的动力主要来自化学能
C、“玉兔”月球车太阳能电池帆板的材料是二氧化硅
D、玻璃纤维是玻璃钢的增强体,其组成属于无机非金属材料

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科目:高中化学 来源: 题型:

对下列实验现象的解释正确的是(  )
  现象 解释
A 将SO2通入KMnO4溶液中,溶液褪色 SO2具有漂白性
B 浓硝酸在光照条件下变黄 浓硝酸不稳定,生成的有色产物能溶于浓硝酸
C 向某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成 说明该溶液中含有SO42-
D 向盐酸中加入浓硫酸时产生白雾 说明浓硫酸具有脱水性
A、AB、BC、CD、D

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲、乙两个烧杯中分别加入含等物质的量的硫酸溶液,向甲中加入mgMg,向乙中加入mgZn,反应结束后,一烧杯中仍有金属未溶解,则甲、乙两个烧杯中含硫酸的物质的量(n)的值是(  )
A、
m
24
<n<
m
65
B、n=
m
24
C、m/65<n=
m
24
D、
m
24
>n≥
m
65

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科目:高中化学 来源: 题型:

2002年由德、法、英、美及波兰多国科学家组成的科研小组,通过离子加速器进行了一周的实验,获得了6个罕见的45Fe原子.接着科学家又使用特殊的测量仪器观测到这6个原子中有4个发生了双质子衰变,即由一个原子核同时放出两个质子的衰变方式.下列关于4526Fe的说法正确的是(  )
A、该原子的中子数与质子数之差为3
B、他们获得了一种新元素
C、4526Fe与5626Fe化学性质相同
D、这种铁原子衰变放出两个质子后变成4524Fe

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科目:高中化学 来源: 题型:

在如图所示的装置中,若通直流电5min时,铜电极质量增加2.16g,试回答:
(1)电源电极Y为
 
极.
(2)pH变化:A
 
,B
 
,C
 
(填“增大”、“减小”或“不变”).设电解前后溶液体积无变化,且气体、固体的加入对溶液体积无影响.完成以下两题:
(3)假设A中KCl的浓度足够大,5min时为使A烧杯中溶液恢复至原来状态(浓度、体积均与原来相同),则应在A烧杯中加入
 
mol
 
(填名称).
(4)通电5min时,B中共收集224mL气体(标准状况),则要使B烧杯中溶液恢复至原来状态,则应在B烧杯中加入
 
mol
 
(填化学式).

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科目:高中化学 来源: 题型:

2010年第41届世博会将在上海举办,世博会的主题是“城市,让生活更美好”.
回答下列问题:
(1)①世博园地区的改造提升了上海的环境质量,位于规划区的一座大型钢铁厂搬迁后,附近居民将不再受到该厂产生的棕红色烟尘的困扰.你认为棕红色烟尘是
 

A.CaCO3粉尘    B.P2O5粉尘    C.Fe2O3粉尘    D.SiO2粉尘
②上海白龙港污水处理厂升级改造,处理废水时加入明矾可作为混凝剂以吸附水中的杂质,明矾的化学式为
 
;利用漂白粉可用来杀菌消毒,工业上利用氯气和石灰水制取漂白粉的化学反应方程式是
 

③世博会期间,为了确保空气质量的优良率,人们需要定时测定空气中各种污染物的浓度来计算出空气污染指数.因此,人们需要监测的空气污染物除了可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫以外,还有
 

(2)世博会中国馆--“东方之冠”,它由钢筋混凝土、7000多块红色铝板和1200多块玻璃等建成.
①钢筋混凝土
 
(选填“是”或“不是”)复合材料.
②生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是
 

③石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小,是一种特种玻璃,石英玻璃的主要成分是
 
;有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)实际上不是硅酸盐材料,而是一种
 
(选填“橡胶”或“纤维”或“塑料”),有机玻璃是由甲基丙烯酸甲酯在一定条件下通过
 
反应合成的有机高分子材料.
(3)低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,上海世博会的亮点之一是实现“二氧化碳零排放”.
①现在人们使用乙醇汽油作为汽车燃料充分体现了低碳经济,物质的量相同的乙醇与汽油(设为C8H18)均完全燃烧产生的CO2的物质的量之比为
 
;人们已尝试使用
 
作为汽车燃料可真正实现“二氧化碳零排放”.
②世博停车场,安装有汽车尾气催化光解设施,它能将汽车尾气中CO和NOx反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,写出CO和NOx在一定条件下反应的化学方程式:
 

③世博会期间将用可降解的“玉米塑料”替代一次性饭盒、并可被用来制作世博会证件及胸卡,目的是为了防止产生
 
污染.

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科目:高中化学 来源: 题型:

电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如表所示:
成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaS 其他不溶于酸的物质
质量分数(%) 65~66 3.5~5.0 1.5~3.5 0.2~0.8 0.2~1.1 1.0~1.8 23-26
用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:

已知氯化钙晶体的化学式是:CaCl2?6H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性.
(1)反应器中加入的酸应选用
 

(2)脱色槽中应加入的物质X是
 
;设备A的作用是
 
;设备B的名称为
 
;设备C的作用是
 

(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是
 
.反应的化学方程式为
 

A.水        B.浓硫酸         C.石灰乳          D.硝酸
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是
 

(5)氯碱工业电极方程式
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

由CH4、C2H2、C2H4、C2H6几种中的两种或两种以上组成的混合气体中,碳氢两种元素的质量比为6:1,则混合气体可能的组成有
 
 
 
 
 
 

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