Question

14．工業(yè)上用某礦渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）獲取銅和膽礬的操作流程如下：

已知：①部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的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	1.1	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.2	8.8

（1）已知Cu₂O在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，寫出離子反應(yīng)方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（2）為了加快反應(yīng)Ⅰ的速率，可以采取的措施是升高溫度、不斷攪拌、將礦渣粉碎、增大硫酸的濃度（寫2點）．
（3）固體混合物A中的成分是SiO₂、Cu．
（4）反應(yīng)Ⅰ完成后，鐵元素的存在形式為Fe²⁺（填離子符號）；寫出生成該離子的離子方程式2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（5）x對應(yīng)的數(shù)值范圍是3.2≤pH＜4.0．
（6）用NaClO調(diào)pH，生成沉淀B的反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺．
（7）洗滌CuSO₄•5H₂O粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而用冰水洗滌，原因是CuSO₄可溶于水，冰水可以減少CuSO₄晶體的損失．

Answer 1

分析 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嗎，
（1）Cu₂O在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；
（2）適當(dāng)升高溫度；不斷攪拌；將礦渣粉碎；適當(dāng)增大硫酸的濃度等可以加快反應(yīng)速率，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；
（3）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；
（4）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⁺；
（5）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：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀氫氧化鐵；
（6）用NaCl0調(diào)pH，生成沉淀B為氫氧化鐵，據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律來書寫離子方程式；
（7）硫酸銅溶于水溶解度隨溫度降低減小．

解答 解：（1）Cu₂O在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）由于礦渣為固體，所以為了加快反應(yīng)Ⅰ的速率，可以采取的措施是將固體粉碎；也可以適當(dāng)升高反應(yīng)的溫度；或增大反應(yīng)物H₂SO₄的濃度等措施
故答案為：升高溫度、不斷攪拌、將礦渣粉碎、增大硫酸的濃度；
（3）SiO₂是酸性氧化物，不能與酸發(fā)生反應(yīng)；其他金屬氧化物Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃與硫酸發(fā)生反應(yīng)，因此發(fā)生反應(yīng)Ⅰ后過濾出的固體混合物A中的成分是SiO₂、Cu，
故答案為：SiO₂、Cu；
（4）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⁺；
（5）調(diào)節(jié)PH=x，目的是生成沉淀氫氧化鐵，PH應(yīng)該大于3.2，小于4.0，x對應(yīng)的數(shù)值范圍是3.2≤pH＜4.0，
故答案為：3.2≤pH＜4.0；
（6）用NaClO調(diào)pH，生成沉淀B為氫氧化鐵，該反應(yīng)的離子方程式是：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺；
（7）洗滌CuSO₄•5H₂O粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而用冰水洗滌，原因是CuSO₄溶液溶解于水，而且溫度越高，溶解度越大．若用冰水既可以洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，又可以減少晶體的損失，
故答案為：CuSO₄可溶于水，冰水可以減少CuSO₄晶體的損失．

點評 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，題目難度中等．