- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO4•5H2O）．该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质．工艺流程为：
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：
回答：
（1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？______
（2）步骤②中的离子方程式（写出2个即可）：______、______．
步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式：______
（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是______（填序号）；
A．NaOH B．氨水 C．Cu2（OH）2CO3 D．Cu（OH）2 E．MgCO3
步骤⑥中滤渣主要成份的化学式______
（4）步骤⑦中用硫酸调节pH=2～3的原因是______
步骤⑧的分离方法是______．
正确答案
解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将含铜废料研磨成粉状，增大固体反应物的接触面积，加快了反应速率．
故答案为：增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率；
（2）铝、硅及氧化铝、二氧化硅都能与碱反应，Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为水，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑； Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）调节pH不能引入新的杂质，A项会引入钠离子，B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子，C、D项物质会和氢离子反应调节pH，同时生成铜离子，不会引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知，在pH为5.2时，铁离子沉淀完全生成氢氧化铁，
故答案为：C、D；Fe（OH）3；
（4）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，加热时会促进水解，加入硫酸，增大了H+离子浓度，会抑制铜离子水解．故答案为：加热蒸发浓缩时会导致Cu2+发生水解生成Cu（OH）2，用硫酸调节pH=2～3是为了抑制Cu2+的水解，也不会引入杂质，从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
解析
解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将含铜废料研磨成粉状，增大固体反应物的接触面积，加快了反应速率．
故答案为：增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率；
（2）铝、硅及氧化铝、二氧化硅都能与碱反应，Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为水，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑； Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）调节pH不能引入新的杂质，A项会引入钠离子，B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子，C、D项物质会和氢离子反应调节pH，同时生成铜离子，不会引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知，在pH为5.2时，铁离子沉淀完全生成氢氧化铁，
故答案为：C、D；Fe（OH）3；
（4）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，加热时会促进水解，加入硫酸，增大了H+离子浓度，会抑制铜离子水解．故答案为：加热蒸发浓缩时会导致Cu2+发生水解生成Cu（OH）2，用硫酸调节pH=2～3是为了抑制Cu2+的水解，也不会引入杂质，从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成．由于电池使用后电极材料对环境有危害．某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+．②Ksp（Ni（OH）2）：5.0×10-16 Ksp（NiC2O4）：4.0×10-10
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成份______ （填物质名称）．
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为______（填化学式）；用pH试纸测定某溶液pH的具体操作是______．
（3）写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式______．
（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式______，该反应的平衡常数为______．
（5）沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一______（填化学式）氧化生成Ni（OH）3，如何洗涤Ni（OH）3沉淀？______．
正确答案
解：（1）碳粉不溶于水、酸；故答案为：碳粉；
（2）用NiO调节溶液的pH，先生成Fe（OH）3沉淀，然后生成Al（OH）3沉淀；测定pH的具体操作是：把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3、把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
（3）NiCl2可与Na2C2O4反应生成NiC2O4和NaCl，反应的化学方程式为NiCl2+Na2C2O4═NiC2O4↓+2NaCl；故答案为：NiCl2+Na2C2O4═NiC2O4↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC2O4沉淀转化为Ni（OH）2，NiC2O4+2OH-
c（Ni2+）=c（C2O42-）=
（5）过滤2得到Ni（OH）2电解滤液1产生氯气，二者发生氧化还原反应，离子方程式为2Ni（OH）2+2OH-+Cl2═2Ni（OH）3+2Cl-，洗涤Ni（OH）3沉淀的方法：向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次；故答案为：氯气、向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次．
解析
解：（1）碳粉不溶于水、酸；故答案为：碳粉；
（2）用NiO调节溶液的pH，先生成Fe（OH）3沉淀，然后生成Al（OH）3沉淀；测定pH的具体操作是：把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3、把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数；
（3）NiCl2可与Na2C2O4反应生成NiC2O4和NaCl，反应的化学方程式为NiCl2+Na2C2O4═NiC2O4↓+2NaCl；故答案为：NiCl2+Na2C2O4═NiC2O4↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC2O4沉淀转化为Ni（OH）2，NiC2O4+2OH-
c（Ni2+）=c（C2O42-）=
（5）过滤2得到Ni（OH）2电解滤液1产生氯气，二者发生氧化还原反应，离子方程式为2Ni（OH）2+2OH-+Cl2═2Ni（OH）3+2Cl-，洗涤Ni（OH）3沉淀的方法：向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次；故答案为：氯气、向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次．
工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO4•5H2O）．该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质．工艺流程为：
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：
回答：
（1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？______．
（2）步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式：______．
（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是______．（填序号）；
A．NaOH B．氨水 C．Cu2（OH）2CO3 D．Cu（OH）2 E．MgCO3
步骤⑥中滤渣成份的化学式______．
（4）步骤⑦中用硫酸调节pH=2～3的原因是______．
（5）步骤⑧的分离操作是：______，冷却结晶，______．
正确答案
解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将含铜废料研磨成粉状，增大固体反应物的接触面积，加快了反应速率，
故答案为：增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率；
（2）过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为水，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）调节pH不能引入新的杂质，A项会引入钠离子，B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子，C、D项物质会和氢离子反应调节pH，同时生成铜离子，不会引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知，在pH为5.2时，铁离子沉淀完全生成氢氧化铁，
故答案为：C、D；Fe（OH）3；
（4）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，加热时会促进水解，加入硫酸，增大了H+离子浓度，会抑制铜离子水解，
故答案为：加热蒸发浓缩时会导致Cu2+发生水解生成Cu（OH）2，用硫酸调节pH=2～3是为了抑制Cu2+的水解，也不会引入杂质；
（5）从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法，
故答案为：蒸发浓缩；过滤．
解析
解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将含铜废料研磨成粉状，增大固体反应物的接触面积，加快了反应速率，
故答案为：增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率；
（2）过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为水，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）调节pH不能引入新的杂质，A项会引入钠离子，B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子，C、D项物质会和氢离子反应调节pH，同时生成铜离子，不会引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知，在pH为5.2时，铁离子沉淀完全生成氢氧化铁，
故答案为：C、D；Fe（OH）3；
（4）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，加热时会促进水解，加入硫酸，增大了H+离子浓度，会抑制铜离子水解，
故答案为：加热蒸发浓缩时会导致Cu2+发生水解生成Cu（OH）2，用硫酸调节pH=2～3是为了抑制Cu2+的水解，也不会引入杂质；
（5）从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法，
故答案为：蒸发浓缩；过滤．
（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，并设计了如图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如表：
（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）某小组甲同学提出如下方案测定CuSO4•5H2O晶体的纯度．
取b g试样配成100m L溶液，每次取20.00m L，消除干扰离子后，用c mol•L-1EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液12.00m L．滴定反应如下：Cu2++H2Y2-═CuY2-+2H+．
①写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式w=______．
②下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是______（填字母）．
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
③该小组乙同学提出通过直接测定样品中SO42一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______．
正确答案
漏斗、烧杯、玻璃棒
Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O
Au
5.2≤X＜5.4
c
样品中的杂质Na2SO4中也含有SO42-
解析
解：（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））①根据方程式可知20.00mL溶液中n（CuSO4•5H2O）=n（EDTA）=c×12×10-3mol；
所以m（CuSO4•5H2O）=c×12×10-3mol×250g/mol=3c g，
因此100mL溶液中CuSO4•5H2O的质量为：3c×5=15cg，所以ω=
故答案为：：
②根据CuSO4•5H2O质量分数的表达式：
a．未干燥锥形瓶，对滴定无影响；
b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡，读数时标准溶液体积偏小，结果偏小；
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子，导致消耗的EDTA偏多，计算结果偏大，
故答案为c；
③由于样品中的杂质Na2SO4中也含有SO42-，不能通过直接测定样品中SO42-的量求得硫酸铜晶体的纯度，
故答案为：样品中的杂质Na2SO4中也含有SO42-．
某工厂排出的废水中含有大量的Fe2+、Cu2+和SO42-．为了减少污染，变废为宝，工程师们设计了如下流程，以回收铜和硫酸亚铁．请回答：
（1）原料①为______（填化学式）．
（2）写出加入原料②后反应的离子方程式：______．
（3）若在实验室中完成该流程，操作②需要用到的玻璃仪器的名称是______、
______、______；整个实验操作过程中不可能用到的装置是______（填字母）．
正确答案
Fe
Fe+2H+═Fe2++H2↑
玻璃棒
漏斗
烧杯
bd
解析
解：（1）根据题意知，该物质能和铜离子反应且不引进新的杂质离子，所以只能是铁，故答案为：Fe．
（2）操作①中加入过量的铁才能使铜离子完全反应，所以所得固体的成分是铁和铜；分离铁和铜且回收铜，所以加入某物质与铁反应，与铜不反应，且与铁反应后的物质与操作①所得溶液中溶质的成分一样，加入的物质只能是稀硫酸，所以发生的离子反应为Fe+2H+═Fe2++H2↑，故答案为：Fe+2H+═Fe2++H2↑．
（3）操作②的分离是固体、液体分离，所以应用过滤的方法，故用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯；
操作①、②的分离是固体、液体分离，所以应用过滤的方法；操作③是蒸发掉水分，使溶质从溶液中析出，所以应用蒸发结晶的方法；
a、该装置是过滤装置，分离固体和液体；
b、该装置是萃取装置，根据溶解度的不同分离；
c、该装置是蒸发结晶装置，分离溶剂和溶质；
d、该装置是蒸馏装置，根据沸点的不同分离液体和液体；
所以选bd
故答案为：玻璃棒、漏斗、烧杯；bd．
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