Question

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

已知：①Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：

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

請(qǐng)回答下列問題：
（1）為了加快反應(yīng)I的速率，可以采取的措施是

 

（寫2點(diǎn)）．
（2）固體混合物A中的成分是

 

（3）反應(yīng)I完成后，鐵元素的存在形式為

 

（填離子符號(hào)）；寫出生成該離子的離子方程式

 

（4）操作1主要包括：

 

、

 

、

 

．洗滌CuS?5O粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而用冰水洗滌．原因是

 

（5）用惰性電極電解膽礬溶液一段時(shí)間，加人0.1mol的CuO可恢復(fù)溶液原況（濃度、成分），則電解時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

（6）用NaCl0調(diào)pH，生成沉淀B的同時(shí)生成一種具有漂白作用的物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、催化劑、接觸面積等來回答；
（2）固體混合物是不溶于稀硫酸的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；
（3）由于單質(zhì)銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應(yīng)方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（4）溶液得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；膽礬晶體帶有結(jié)晶水，溫度太高導(dǎo)致結(jié)晶水失去；
（5）電解法獲取Cu時(shí)，陰極銅離子得到電子，反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，根據(jù)電解質(zhì)復(fù)原的方法結(jié)合元素守恒來計(jì)算；
（6）用NaCl0調(diào)pH，生成一種具有漂白作用的物質(zhì)是次氯酸，據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律來書寫離子方程式．

解答： 解：礦渣加入稀硫酸氧化亞銅、氧化鋁、氧化鐵溶解，二氧化硅不溶所以固體混合物是不溶于稀硫酸的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于單質(zhì)銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應(yīng)方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，濾液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，加入NaClO具有氧化性，氧化亞鐵離子為鐵離子，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子沉淀完全，根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鋁開始沉淀和沉淀結(jié)束的PH關(guān)系，x范圍是：3.7≤pH＜4.0，就可以沉淀氫氧化鐵；y范圍是：5.2≤pH＜5.4，就可以沉淀氫氧化鋁；最后得到氯化銅、硫酸銅溶液，電解法獲取Cu．
（1）為了加速礦渣和硫酸之間的反應(yīng)速率，可以采用升高溫度、不斷攪拌、將礦渣粉碎、增大硫酸的濃度的辦法，故答案為：升高溫度、不斷攪拌、將礦渣粉碎、增大硫酸的濃度（任寫兩點(diǎn)即可）；
（2）加入硫酸發(fā)生了反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，故固體A的成分是二氧化硅和銅，故答案為：SiO₂、Cu；
（3）由于發(fā)生了反應(yīng)，2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，溶液中鐵元素的存在形式為：Fe²⁺；
故答案為：Fe²⁺；2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（4）硫酸銅溶液得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；膽礬晶體帶有結(jié)晶水，溫度太高導(dǎo)致結(jié)晶水失去，所以可以采用冰水來洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；過濾；冰水既可以洗去表面的雜質(zhì)離子，還可以減少晶體的損失；
（5）電解發(fā)生2H₂O+2CuSO₄

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ ，向所得溶液中加入0.1mol CuO充分反應(yīng)后，溶液恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，由Cu原子守恒可知，生成0.1molCu，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.1mol×（2-0）=0.2mol，故答案為：0.2mol；
（6）用NaClO調(diào)pH，生成沉淀B的同時(shí)生成一種具有漂白作用的物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式是：5ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO，
故答案為：5ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬回收和環(huán)境保護(hù)方法，流程分析判斷和物質(zhì)性質(zhì)分析，掌握物質(zhì)性質(zhì)和題干信息是關(guān)鍵，題目難度較大．