Question

11．硅孔雀石是一種含銅的礦石，含銅形態(tài)為 CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質(zhì)．以硅孔雀石為原料直接制取硫酸銅產(chǎn)品的工藝流程如圖1所示：

請回答下列問題：
（1）寫出氯渣A成份中除SiO₂外還有H₂SiO₃（填化學式）；
（2）步驟①中加入雙氧水的作用是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O
（3）步驟②調(diào)節(jié)溶液pH約為4，可以達到除去Fe³⁺而不損失CuSO₄的目的，調(diào)節(jié)溶液pH可選用的最佳試劑是C
A．Fe（OH）₃　　　　B．NH₃•H₂O　　　 　　C．CuO　　　　 D．NaOH
（4）已知常溫下，K_sp[Al（OH）₃]=3.2×10^-34，測得濾液A中Al³⁺的濃度為1×10^-2mol/L，則在濾渣B中有（填“有”或“沒有”）Al（OH）₃．
（5）為充分利用母液，某學生設(shè)計二種方案回收銅．
甲方案：如圖2所示．
乙方案：按如圖3所示裝置進行電解．
乙方案中銅將在A（填“A”或“B”）極析出，為保持乙方案中電流恒定，B極應(yīng)該使用鐵（填“鐵”或“石墨”）作電極材料．該方案和甲相比較，最大的缺點是耗能．

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，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣A主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A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，這樣能不引入新雜質(zhì)此時鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，母液中加入鐵粉，過濾可得銅，濾液中硫酸亞鐵等，加入消石灰沉淀后排放，據(jù)此答題．

解答 解：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，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣A主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A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，這樣能不引入新雜質(zhì)此時鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，母液中加入鐵粉，過濾可得銅，濾液中硫酸亞鐵等，加入消石灰沉淀后排放，
（1）根據(jù)上面的分析可知，A成份中除SiO₂外還有H₂SiO₃，故答案為：H₂SiO₃；
（2）加入過氧化氫氧化亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）根據(jù)上面的分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH的同時不能引入新的雜質(zhì)，所以可選用的最佳試劑是氧化銅，故選C；
（4）溶液pH約為4時，溶液中氫氧根離子的濃度為10^-10mol/L，此時c（Al³⁺）•c³（OH^-）=1×10^-2×（10^-10）³ =1×10^-32＞3.2×10^-34，所以有氫氧化鋁沉淀出現(xiàn)，
故答案為：有；
（5）根據(jù)電解原理，與電源負極相連的陰極上是溶液中的不活潑的金屬離子得電子析出單質(zhì)，所以要回收銅，則銅在陰極析出，為保持乙方案中電流恒定，即溶液中離子所帶電荷的濃度不變，B極即陽極應(yīng)該使用鐵做電極，由于電解過程中要消耗電能，所以該方法和甲相比較，最大的缺點是耗能，
故答案為：A；鐵；耗能．

點評 本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，考查了銅及其化合物性質(zhì)分析判斷，化學方程式計算應(yīng)用，沉淀溶解原理的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．