废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收...
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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。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:
(1)铜帽溶解时加入H2O2 的目的是 (用化学方程式表示)。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2 后溶液中Cu2+的含量。实验*作为:准确量取一定体积的含有Cu2+的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Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I﹣=2CuI(白*)↓+I2; 2S2O32﹣+I2=2I﹣+S4O62﹣
①滴定选用的指示剂为淀粉溶液,滴定终点观察到的现象为 。
②若滴定前溶液中的H2O2 没有除尽,所测定的Cu2+含量将会 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)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生成*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 | 沉淀完全的pH | |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
Zn2+ | 5.9 | 8.9 |
实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0mol•L﹣1HNO3、1.0mol•L﹣1NaOH.由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:①向滤液中加入适量30%H2O2,使其充分反应;②滴加1.0mol•L﹣1NaOH,调节溶液pH范围: ;③过滤;④向滤液中滴加1.0mol•L﹣1NaOH,调节溶液pH范围: ;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧。
【回答】
【分析】利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收 Cu并制备ZnO,电池铜帽加入水过滤后除去溶于水的杂质,在固体中加入过氧化*溶解,铜生成硫*铜溶液,加热煮沸将溶液中过量的H2O2除去,加入*氧化*溶液调节溶液PH=2沉淀铁离子,加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物),反应过滤得到海绵铜,沉淀锌离子得到*氧化锌,分解得到氧化锌。
(1)**条件下Cu与硫*、过氧化*发生氧化还原反应生成硫*铜和水;
(2)①淀粉与*单质作用变蓝;
②根据H2O2+2I﹣+2H+=I2+2H2O判断;
(3)滴加H2O2溶液,使Fe2+转化完全为Fe3+,滴加NaOH溶液,形成*氧化铁沉淀,除杂后形成*氧化锌沉淀,过滤、洗涤、干燥900℃煅烧制得氧化锌。
【解答】解:(1)因为双氧水在**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*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*为:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O;
(2)①淀粉溶液为指示剂,当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时,溶液蓝*褪去,半分钟颜*不变,说明滴定到达终点,
故*为:蓝*褪去,且半分钟不变*;
②若留有H2O2,加入KI后,会有以下反应:H2O2+2I﹣+2H+=I2+2H2O误当成2Cu2++4I﹣=2CuI(白*)↓+I2 生成的*,使测定结果偏高,
故*为:偏高;
(3)由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:①①向滤液中加入30%H2O2,使其充分反应,目的使Fe2+转化完全为Fe3+;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,③过滤,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,⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧,制得氧化锌,
故*为:②约为5(或3.2≤pH<5.9);④约为10(或8.9≤pH≤11)。
【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,为高考常见题型和高频考点,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。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题
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