1、
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的部分实验过程如图:
(1)①写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式___。
②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是___。
(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。
实验操作为: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↓(白色)+I2,2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
滴定选用的指示剂为___,达到滴定终点观察到的现象为___。
(3)常温下,若向50mL0.0001mol/LCuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液,生成了沉淀。已知KSP[Cu(OH)2]=2.0×10-20(mol/L)3,计算沉淀生成后溶液中c(Cu2+)=__mol/L;
(4)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氢氧化物沉淀的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___;③过滤;④___;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧。
Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O 加热至沸 淀粉溶液 蓝色褪去且半分钟不恢复原来溶液颜色 2×10-10 滴加1.0mol·L-1NaOH,调溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全 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
(1)①因为双氧水在酸性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酸溶解,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;
②过氧化氢性质比较稳定,高温条件下即可猛烈的分解为水和氧气,将溶液中过量的H2O2除去可加热至沸;
(2)淀粉溶液为指示剂,当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时,溶液蓝色褪去,半分钟颜色不变,说明滴定到达终点;
(3)常温下,若向50mL0.0001mol/LCuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液,生成了沉淀,反应中氢氧化钠过量,反应后溶液中氢氧根浓度为=0.00001mol/L,根据Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20(mol/L)3,可知沉淀生成后溶液中铜离子浓度为= 2×10-10 mol/L;
(4)向滤液中加入30%H2O2,使其充分反应,目的使Fe2+转化完全为Fe3+,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,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,900℃煅烧,制得氧化锌。
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