Question

【題目】某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2，工業(yè)上用該礦渣獲取銅和膽礬的操作流程如圖：

已知：①Cu2O＋2H+=Cu＋Cu2+＋H2O。

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示：

沉淀物	Cu(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2
開始沉淀pH	5.4	4.0	2.7	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.7	8.8

（1）為了加快反應Ⅰ的速率，可以采取的措施是__(任寫1條)。

（2）固體混合物A中的成分是__。

（3）反應Ⅰ完成后，鐵元素的存在形式為__(填離子符號)；檢驗該離子常用的方法之一是：取少量含該離子的溶液于試管中，滴加幾滴鐵氰化鉀溶液，會產生沉淀，寫出該反應的離子方程式__。

（4）操作1主要包括：__、__、__。洗滌CuSO4·5H2O粗產品不能用大量水洗，而用冰水洗滌。原因是__。

（5）用NaClO調pH可以生成沉淀B，利用題中所給信息分析沉淀B為__，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為__。

（6）用NaOH調pH可以生成沉淀C，利用題中所給信息分析y的范圍為__。

Answer 1

【答案】適當升高溫度；不斷攪拌；將礦渣粉碎；適當增大硫酸的濃度等 SiO2、Cu Fe2+ 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓ 蒸發(fā)濃縮 冷卻結晶 過濾 冰水既可以洗去晶體表面的雜質離子，又可以減少晶體的損失 Fe(OH)3 1：2 5.2~5.4或5.2≤pH<5.4

【解析】

某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2，加入稀硫酸發(fā)生的反應I：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O、Cu+ Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4，SiO2與稀硫酸不反應，經過濾得到的固體混合物A中含SiO2、Cu，濾液中含CuSO4、Al2(SO4)3、FeSO4；根據部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH，濾液中加入NaClO并調pH=x將Fe2+轉化成Fe(OH)3沉淀，再加入NaOH調pH=y使Al3+轉化成Al(OH)3沉淀；此時得到的濾液為CuSO4溶液，硫酸銅溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌得到CuSO4·5H2O粗產品；據此分析結合相關知識解答。

（1）根據外界條件對化學反應速率的影響，為了加快反應Ⅰ的速率，可以采取的措施是：適當升高溫度、不斷攪拌、將礦渣粉碎、適當增大硫酸的濃度等。

（2）礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2，根據題給已知①和固體A為混合物，加入稀硫酸發(fā)生的反應I：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O、Cu+ Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4，SiO2屬于酸性氧化物、與稀硫酸不反應，則經過濾得到的固體混合物A的成分是SiO2、Cu。

（3）根據上述分析，固體混合物A中有Cu，則反應Ⅰ完成后，鐵元素的存在形式為Fe2+；用鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2+產生藍色沉淀，反應的離子方程式為3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓。

（4）操作1為從CuSO4溶液中獲得CuSO4·5H2O粗產品，主要包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌；洗滌CuSO4·5H2O粗產品不能用大量水洗，而用冰水洗滌，原因是：冰水既可以洗去晶體表面的雜質離子，又可以減少晶體的損失。

（5）根據分析，用NaClO調節(jié)pH可以生成沉淀B，由于NaClO具有強氧化性，Fe2+具有還原性，所以沉淀B為Fe(OH)3；該反應中Fe元素的化合價由+2價升至+3價，Fe2+為還原劑，NaClO為氧化劑，Cl元素的化合價由+1價降至-1價，根據得失電子守恒，氧化劑與還原劑物質的量之比為1:2。

（6）根據分析，用NaOH調pH是使Al3+完全沉淀而除去、而Cu2+不形成沉淀，根據部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH，y的范圍為5.2≤pH<5.4。