Question

（14分）某科研小組探究工業(yè)廢Cu粉（雜質(zhì)含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一種或幾種）的組成并制備少量CuSO₄·5H₂O，實(shí)現(xiàn)廢物綜合利用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

Ⅰ：

 (1) 廢Cu粉中一定含有的雜質(zhì)是                                。

(2) 分別寫(xiě)出過(guò)程①、②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

①                                                ；

②                                                。

Ⅱ：

（3）綜合過(guò)程Ⅰ、II，計(jì)算工業(yè)廢Cu粉中各成分的質(zhì)量之比是              （不必化簡(jiǎn)）。

Ⅲ：已知25℃時(shí)：

電解質(zhì)	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶度積（Ksp）	2.2×10－20	8.0×10－16	4.0×10－38
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	5.4	6.5	3.5
完全沉淀時(shí)的pH	6.4	9.6	4.0

（4）在Ⅱ中所得藍(lán)色溶液中加入一定量的H₂O₂ 溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為        ，然后過(guò)濾、結(jié)晶，可得CuSO₄·5H₂O。

（5）下列與Ⅲ方案相關(guān)的敘述中，正確的是           （填字母）。

      A．H₂O₂是綠色氧化劑，在氧化過(guò)程中不引進(jìn)雜質(zhì)、不產(chǎn)生污染

B．將Fe²⁺氧化為Fe³⁺的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀較難過(guò)濾

C．調(diào)節(jié)溶液pH選擇的試劑可以是氫氧化銅或氧化銅

D．在pH>4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

 

Answer 1

【答案】

（1）Fe₂O₃  SiO₂      （2分）

（2）Fe₂O₃+6H⁺==2Fe³⁺+3H₂O  2Fe³⁺+Cu==2Fe²⁺+Cu²⁺   （2分）

SiO₂+2OH^－==SiO₃^2－+H₂O （2分）

（3） m （Cu）∶m（Fe₂O₃）∶m（SiO₂）=3.2∶3.2∶3 （3分）

（4）4.0≤pH＜5.4 （2分）

（5）ACD （3分）

【解析】(1) 廢Cu粉中加入足量稀硫酸，仍然有固體剩余，說(shuō)明含有二氧化硅，因?yàn)槎�氧化硅和硫酸不反�?yīng)。所得溶于顯藍(lán)色，但銅和稀硫酸不反應(yīng)，這說(shuō)明一定含有氧化鐵。氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，硫酸鐵能溶解銅。

（2）根據(jù)（1）可知反應(yīng)①的方程式為Fe₂O₃+6H⁺==2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Cu==2Fe²⁺+Cu²⁺ 。二氧化硅能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，方程式為SiO₂+2OH^－==SiO₃^2－+H₂O。

（3）根據(jù)反應(yīng)②可知，二氧化硅的質(zhì)量是4.92g－1.92g＝3.00g。這說(shuō)明在4.92g固體還含有為溶解的1.92g銅。根據(jù)反應(yīng)③④可知，氧化鐵和氧化鐵反應(yīng)的銅的質(zhì)量共計(jì)是6.4g－1.92g＝4.48g。根據(jù)方程式可知Fe₂O₃～Cu，所以二者的物質(zhì)的量是4.48g÷224g/mol＝0.02mol，所以銅的總的物質(zhì)的量是0.02mol＋1.92g÷64g/mol＝0.05mol。因此原混合物中銅是0.05mol×64g/mol＝3.2g，氧化鐵是0.02mol×160g/mol＝3.2g，所以工業(yè)廢Cu粉中各成分的質(zhì)量之比是m （Cu）∶m（Fe₂O₃）∶m（SiO₂）=3.2∶3.2∶3。

（4）調(diào)節(jié)pH的目的是沉淀氫氧化鐵，但不能沉淀氫氧化銅，所以根據(jù)沉淀的pH可知，范圍應(yīng)該是4.0≤pH＜5.4。

（5）根據(jù)數(shù)據(jù)可知，如果要沉淀氫氧化亞鐵，則氫氧化銅一定生成沉淀，所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的，其余都是正確的，答案選ACD。