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    为了降低电子垃圾对环境构成的影响，将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

    （1）第①步Cu与混酸反应的离子方程式为______________________________。得到滤渣1的主要成分为_________________。

    （2）第②步中加入H2O2的作用是__________________，使用H2O2的优点是_________；调溶液pH的目的是____________________________________。

    （3）简述第③步由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是_________________________

    ____________________________________________________________ 。

    （4）由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ，设计了以下三种方案：

    上述三种方案中，_______方案不可行，原因是_______________________________；

    从原子利用率角度考虑，_______方案更合理。

    （5）用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L-1 EDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu2+ + H2Y2－→ CuY2－ + 2H+。写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝ __________________ 。

     

    【答案】

    （1）Cu + 4H+ + 2NO3- =Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O或

    3Cu + 8H+ + 2 NO3-=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O（2分）；Au、Pt（1分）

    （2）将Fe2+氧化为Fe3+ （1分） ?? 不引入杂质，对环境无污染（1分）；

    使Fe3+、Al3+沉淀除去（2分）

    （3）加热滤液2，经过蒸发、冷却、 结晶、过滤 ，最终制得硫酸铜晶体（2分）

    （4）甲   ，所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质；   乙? （各1分，共3分）

    （5） × 100%???? （2分）

    【解析】

    试题分析：（1）Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应，随反应进行离子浓度逐渐减小，所以离子方程式为Cu + 4H+ + 2NO3- =Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O，3Cu + 8H+ + 2 NO3-=3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O，Au、Pt不与混酸反应，所以滤渣的主要成分是Au、Pt；

    （2）加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子，方便除去；而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染；调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去

    （3）由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶，过滤得硫酸铜晶体

    （4）甲方案不可行，因为滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质； 从原子利用率角度分析，乙方案更合理，不仅能除去硫酸铁，同时增加了硫酸铝的量，原子利用率较高

    （5）由滴定反应方程式得100ml溶液中n（Cu2+）=b×10-3×a×5mol,所以CuSO4·5H2O质量分数= b×10-3×a×5×250/a×100%

    考点：考查中学常见金属元素所涉及的制备、除杂、实验、计算知识

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?天津）信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如图1制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

    请回答下列问题：
    （1）第①步Cu与酸反应的离子方程式为
    Cu+4H++2NO3-
     加热 
    .
     
    Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-
     加热 
    .
     
    3Cu2++2NO↑+4H2O
    Cu+4H++2NO3-
     加热 
    .
     
    Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-
     加热 
    .
     
    3Cu2++2NO↑+4H2O
    ；
    得到滤渣1的主要成分为
    Au、Pt
    Au、Pt
    ．
    （2）第②步加H2O2的作用是
    将Fe2+氧化为Fe3+
    将Fe2+氧化为Fe3+
    ，使用H2O2的优点是
    不引入杂质，对环境无污染
    不引入杂质，对环境无污染
    ；调溶液pH的目的是使
    Fe3+、Al3+
    Fe3+、Al3+
    生成沉淀．
    （3）用第③步所得CuSO4?5H2O制备无水CuSO4的方法是
    加热脱水
    加热脱水
    ．
    （4）由滤渣2制取Al2（SO4）3?18H2O，探究小组设计了三种方案：
    上述三种方案中，
    甲
    甲
    方案不可行，原因是
    所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质
    所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质
    ：从原子利用率角度考虑，
    乙
    乙
    方案更合理．
    （5）探究小组用滴定法测定CuSO4?5H2O （Mr=250）含量．取a g试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c mol?L-1 EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+
    写出计算CuSO4?5H2O质量分数的表达式ω=
    c mol?L-1×b×10-3L×250g?mol-1×5
    ag
    ×100%
    c mol?L-1×b×10-3L×250g?mol-1×5
    ag
    ×100%
    ；
    下列操作会导致CuSO4?5H2O含量的测定结果偏高的是
    c
    c
    ．
    a．未干燥锥形瓶    b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡    c．未除净可与EDTA反应的干扰离子．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出利用此金属混合物制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

    请回答下列问题：
    （1）第①步Cu与酸反应的离子方程式为
    Cu+4H++2NO3-
      △  
    .
     
    Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-
      △  
    .
     
    3Cu2++2NO↑+4H2O
    Cu+4H++2NO3-
      △  
    .
     
    Cu2++2NO2↑+2H2O 或3Cu+8H++2NO3-
      △  
    .
     
    3Cu2++2NO↑+4H2O
    ，得到滤渣1的主要成分为
    Au、Pt
    Au、Pt
    ．
    （2）第②步加H2O2的作用是
    将Fe2+氧化为Fe3+
    将Fe2+氧化为Fe3+
    ，调节溶液pH的目的是使
    Fe3+、Al3+生成沉淀
    Fe3+、Al3+生成沉淀
    ．
    （3）用第③步所得CuSO4?5H2O制备无水CuSO4的方法是
    加热脱水
    加热脱水
    ．
    （4）由滤渣2制取Al2（SO4）3?18H2O，探究小组设计了三种方案：
    上述三种方案中，
    乙
    乙
    方案可行．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2013?无锡一模）信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到主要含Cu、Al及少量Fe、Au、Pt等金属的混合物，设计了如下制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线：

    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）2 Fe（OH）3 Al（OH）3 Cu（OH）2
    开始沉淀 5.8 1.1 4.0 5.4
    完全沉淀 8.8 3.2 5.2 6.7
    请回答下列问题：
    （1）第①步操作前需将金属混合物进行粉碎，其目的是
    增大金属和酸的接触面积，加快反应速率
    增大金属和酸的接触面积，加快反应速率
    ．
    （2）某学生认为用H2O2代替浓HNO3更好，理由是
    不产生对环境有污染的气体
    不产生对环境有污染的气体
    ；
    请写出Cu溶于H2O2与稀硫酸混合溶液的离子方程式：
    Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O
    Cu+H2O2+2H+═Cu2++2H2O
    ．
    （3）第②步中应将溶液pH调至
    5.2～5.4
    5.2～5.4
    ．
    （4）由滤渣2制取Al2（SO4）3?18H2O，探究小组设计了两种方案：

    你认为
    甲
    甲
    种方案为最佳方案，理由是
    甲得到产品纯度高
    甲得到产品纯度高
    、
    原子利用率高
    原子利用率高
    ．
    （5）为了测定硫酸铜晶体的纯度，某同学准确称取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，用0.100 0mol?L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，共消耗14.00mL  Na2S2O3标准溶液．上述过程中反应的离子方程式如下：
    2Cu2++4I-═2CuI（白色）↓+I2S2O
     
    2-
    3
    +I2═2I-+S4O
     
    2-
    6

    ①样品中硫酸铜晶体的质量分数为
    87.5%
    87.5%
    ．
    ②另一位同学提出通过测定样品中硫酸根离子的量也可求得硫酸铜晶体的纯度，其他同学认为此方案不可行，理由是
    样品中含有Na2SO4等杂质
    样品中含有Na2SO4等杂质
    ．

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    科目：高中化学 来源：2012-2013学年江苏省无锡市高三上学期期末考试化学试卷（解析版） 题型：实验题

    信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到主要含Cu、Al及少量Fc、Au、Pt等金属的混合物，设计了如下制备硫酸铜晶体和硫酸铝晶体的路线：

    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)2

    Fe( OH)3

      Al( OH)3

    Cu( OH)2

    开始沉淀

    5.8 

    1.1

    4.0

      5.4

    完全沉淀

    8.8

    3.2

    5.2 

      6.7

            

    请回答下列问题：

    （1）第①步操作前需将金属混合物进行粉碎，其目的是                              ；

    （2）某学生认为用H2O2代替浓HNO3更好，理由是                                    ；

    请写出Cu溶于H2O2与稀硫酸混合溶液的离子方程式是                                  。

    （3）第②步中应将溶液pH调至                  。

    （4）由滤渣2制取Al2( SO4)3．18H2O，探究小组设计了两种方案：

    你认为         种方案为最佳方案，理由是                   、                  。

    （5）为了测定硫酸铜晶体的纯度，某同学准确称取4.0g样品溶于水配成l00mL溶液，取l0m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，用0.l000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，共消耗14. 00mL Na2S2O3标准溶液。上述过程中反应的离子方程式如下：

    2Cu2+ +4I－=2CuI（白色）↓+I2    2S2O+I2= 2I－+S4O

    ①样品中硫酸铜晶体的质量分数为____             。

    ②另一位同学提出通过测定样品中硫酸根离子的量也可求得硫酸铜晶体的纯度，其他同学认为此方案不可行，理由是                          。

     

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