Question

2．硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃、Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質(zhì)．以其為原料制取硫酸銅的工藝流程如下圖所示：

（1）步驟1中先加入足量稀硫酸，再加人雙氧水．則雙氧水參與該反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（2）步驟②調(diào)節(jié)溶液pH，可以選用的試劑是BC．（填字母編號(hào)）
A．A1₂O₃    B．CuO    C．CuCO₃•Cu（OH）₂
（3）有關(guān)氫氧化物開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
開(kāi)始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

則濾液B中含有的陽(yáng)離子是Al³⁺、H⁺、Cu²⁺．
（4）將濾液B通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作可得到硫酸銅晶體．
（5）硫酸銅也可用硫化銅和氧氣在高溫、催化劑條件下化合制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuS+2O₂$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$CuSO₄．取384g CuS在一定條件下和氧氣完全反應(yīng)，若發(fā)生2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂和4CuS+5O₂=2Cu₂O+4SO₂兩個(gè)反應(yīng)，在所得固體中Cu和O的物質(zhì)的量之比n（Cu）：n（O）=4：a，此時(shí)消耗空氣的物質(zhì)的量為bmol．則a=$\frac{2}{5}$b-8．（氧氣占空氣體積的五分之一）

Answer 1

分析 硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質(zhì)，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸溶解，加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過(guò)濾，得到濾渣主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A在含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入銅的化合物調(diào)節(jié)溶液pH=4使鐵離子全部沉淀，此時(shí)鋁離子有部分沉淀，過(guò)濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，
（1）雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式；
（2）加入的試劑能夠消化氫離子，但是不能引進(jìn)新的雜質(zhì)進(jìn)行分析；
（3）依據(jù)表中離子沉淀的pH值判斷調(diào)節(jié)溶液酸堿性除去雜質(zhì)剩余的離子；
（4）依據(jù)從蒸發(fā)結(jié)晶的正確操作解答；
（5）由題意硫化銅與氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，依據(jù)化合價(jià)升降守恒結(jié)合原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式；
設(shè)CuO的物質(zhì)的量為x，Cu₂0的物質(zhì)的量為y，依據(jù)氧原子個(gè)數(shù)守恒計(jì)算生成的CuO和Cu₂0，然后計(jì)算n（Cu）：n（O）．

解答 解：（1）雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）加入的試劑能夠中和溶液中的氫離子，還不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，所以應(yīng)該選用B．氧化銅、C．CuC0₃•Cu（OH）₂，
故選BC；
（3）由上表可知：當(dāng)溶液pH=4時(shí)，可以完全除去三價(jià)鐵離子，鋁離子完全沉淀的pH值為5.2，所以只有部分鋁離子沉淀，而溶液中剩余銅離子、鋁離子和氫離子；
故答案為：Al³⁺、H⁺、Cu²⁺；
（4）從硫酸銅溶液中得到硫酸銅晶體應(yīng)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）由題意硫化銅與氧氣反應(yīng)生成硫酸銅，依據(jù)化合價(jià)升降守恒結(jié)合原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式：CuS+2O₂$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$CuSO₄；
384g CuS物質(zhì)的量=$\frac{384g}{94g/mol}$=4mol，設(shè)CuO的物質(zhì)的量為x，Cu₂0的物質(zhì)的量為y，依據(jù)方程式2CuS+30₂=2CuO+2S0₂和4CuS+50₂=2Cu₂0+4S0₂，
則依據(jù)銅原子個(gè)數(shù)守恒可知：x+2y=4；
依據(jù)氧原子個(gè)數(shù)守恒可知：$\frac{1}{2}$x+$\frac{1}{2}$y+4=b×$\frac{1}{5}$；
解得：x=0.8b-20，y=12-0.4b，
所以n（Cu）：n（O）=4：a=4：（x+y）=4：（$\frac{2}{5}$b-8）；
所以a=$\frac{2}{5}$b-8．
故答案為：CuS+2O₂$\frac{\underline{\;\;\;高溫\;\;\;}}{催化劑}$CuSO₄；$\frac{2}{5}$b-8．

點(diǎn)評(píng) 本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的熬成，題目側(cè)重考查了化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、誤差分析、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，難度中等．