Question

【題目】廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護環(huán)境。實驗室利用廢棄舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為99%)回收銅并制備ZnO的部分實驗過程如下：

(1)①銅帽溶解時加入H2O2的目的是___________________(用化學(xué)方程式表示)。

②銅帽溶解后需將溶液中過量H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是_________________。

(2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物)含量，實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實驗操作為：準確取一定體積的含有Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)pH=3～4，加入過量KI，用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。上述過程中的離子方程式如下：2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2 I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

①滴定選用的指示劑為_____________，滴定終點觀察到的現(xiàn)象為_________________。

②若滴定前溶液中H2O2沒有除盡，所測定的Cu2+的含量將會__________(填“偏高”“ 偏低”“ 不變”)。

(3)已知pH>11時Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計算)

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe 2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

實驗中可選用的試劑：30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。

由除去銅的濾液制備ZnO的實驗步驟依次為：

①向濾液中加入___________使其充分反應(yīng)；②滴加1.0mol·L-1的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)3.2≤pH<5.9，使___________沉淀完全；③過濾；④向濾液中滴加1.0 mol·L-1的氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH為________≤pH≤_______，使Zn2+沉淀完全，⑤過濾、洗滌、干燥；⑥900℃煅燒。

Answer 1

【答案】 Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 加熱(至沸) 淀粉溶液 藍色褪去并半分鐘內(nèi)不恢復(fù) 偏高 30%的H2O2 Fe3+ 8.9 11

【解析】利用廢舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為99%)回收 Cu并制備ZnO,電池銅帽加入水過濾后除去溶于水的雜質(zhì),在固體中加入過氧化氫溶解,銅生成硫酸銅溶液,加熱煮沸將溶液中過量的H2O2除去,加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=2沉淀鐵離子，加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,雜質(zhì)為鐵及其氧化物),反應(yīng)過濾得到海綿銅,沉淀鋅離子得到氫氧化鋅,分計算得出到氧化鋅，(1)①酸性條件下Cu與過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸銅和水；②過氧化氫加熱到153℃便猛烈的分解； (2)①根據(jù)淀粉與碘單質(zhì)作用變藍解答；②根據(jù)H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O解答。(3)滴加H2O2溶液,使Fe2＋轉(zhuǎn)化完全為Fe3＋,滴加NaOH溶液,形成氫氧化鐵沉淀,除雜后形成氫氧化鋅沉淀,過濾、洗滌、干燥900℃煅燒制得氧化鋅。

詳解: (1)①因為雙氧水在酸性溶液中先把銅氧化成氧化銅,當然這是一個微弱的反應(yīng),形成一個平衡,但是形成的氧化銅馬上就會被稀硫酸溶解,平衡被打破,反應(yīng)朝正方向進行,故而逐漸溶解,反應(yīng)的化學(xué)方程式為: Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；因此，本題正確答案是: Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；
②過氧化氫性質(zhì)比較穩(wěn)定,若加熱到153℃便猛烈的分解為水和氧氣,將溶液中過量的H2O2除去可加熱至沸，因此，本題正確答案是:加熱至沸；
(2)①淀粉溶液為指示劑,當最后一滴Na2S2O3溶液滴入時,溶液藍色褪去,半分鐘顏色不變,說明滴定到達終點，因此，本題正確答案是：淀粉溶液；藍色褪去并半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；
②若留有H2O2,加入KI后,會有以下反應(yīng): H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O，誤當成2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2，生成的碘,使測定結(jié)果偏高，因此，本題正確答案是:偏高.

除去銅的濾液中含有Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋等，若制備ZnO應(yīng)除去Fe3＋和Fe2＋。由表中信息可知，Fe2＋和Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較小，但Fe3＋與Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較大，故可加入30% H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全，此時Zn2＋不產(chǎn)生沉淀，充分反應(yīng)后過濾，向濾液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(8.9≤pH≤11)，使Zn2＋產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，并對Zn(OH)2沉淀進行洗滌、干燥、煅燒，即可得到ZnO。