Question

4．對(duì)某含銅礦石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，F(xiàn)eCO₃】進(jìn)行處理的流程如下：

已知：�。�試劑價(jià)格：漂液（含25.2%NaClO）450元/噸，雙氧水（含30%H₂O₂）2400元/噸．
ⅱ．溶液中離子濃度小于等于1.0×10^-5mol•L^-1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全．
ⅲ.25℃時(shí)，金屬離子生成氫氧化物時(shí)，開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH如表所示，

物質(zhì)	開(kāi)始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Cu（OH）2	4.0	6.5

請(qǐng)回答：
（1）含銅礦石粉碎的目的為增大礦石與稀硫酸的接觸面積，加快酸浸速率并使酸浸更充分，濾渣Ⅰ灼燒所得固體的用途為制備光導(dǎo)纖維、制備玻璃、生產(chǎn)硅單質(zhì)等（任寫(xiě)一種）．
（2）操作Ⅰ所用的玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒．
（3）試劑1的名稱(chēng)為漂液，選擇該試劑的理由為節(jié)約成本，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O．
（4）加入試劑2，需調(diào)節(jié)溶液的pH的合理范圍為3.7≤PH＜4.0，試劑2可以選擇下列物質(zhì)中的BC（填選項(xiàng)字母）．
A．Cu   B．CuO    C．Cu（OH）₂   D．Fe
（5）操作3包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥、洗滌的方法為用玻璃棒引流向過(guò)濾器中加入冷水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2-3次．
（6）25℃時(shí)，Cu（OH）₂ 的溶度積常數(shù)K_溶[Cu（OH）₂]=1.0×10^-20．

Answer 1

分析 某含銅礦石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，F(xiàn)eCO₃】粉碎后加入過(guò)濾稀硫酸酸浸過(guò)濾得到濾渣1和溶液1，其中濾渣1硅酸、二氧化硅，灼燒得到二氧化硅，溶液1中的亞鐵離子需要加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，選擇價(jià)錢(qián)較低的漂液，利用NaClO氧化亞鐵離子，溶液2中加入試劑2調(diào)節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)，操作2過(guò)濾得到濾渣2和溶液3，溶液中為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）含銅礦石粉碎是增大接觸面積加快反應(yīng)速率，濾渣1為二氧化硅，依據(jù)二氧化硅的性質(zhì)和用途分析；
（2）操作Ⅰ是過(guò)濾操作，依據(jù)過(guò)濾操作選擇需要的儀器；
（3）選擇價(jià)錢(qián)較低的漂液，利用NaClO氧化亞鐵離子，反應(yīng)為亞鐵離子被次氯酸根離子在酸溶液中氧化生成鐵離子；
（4）需調(diào)節(jié)溶液的pH的合理范圍是保證鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，據(jù)此選擇調(diào)節(jié)的溶液PH范圍，試劑2和酸反應(yīng)但不能引入新的雜質(zhì)；
（5）溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥洗滌得到硫酸銅晶體，洗滌沉淀在過(guò)濾器中洗滌；
（6）由圖可知，C（H⁺）=1×10^-5mol•L^-1，C（Cu²⁺）=1×10^-2mol•L^-1，根據(jù)K_SP（Cu（ OH ）₂）=C（Cu²⁺）×C²（OH^-）來(lái)解答；

解答 解：某含銅礦石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，F(xiàn)eCO₃】粉碎后加入過(guò)濾稀硫酸酸浸過(guò)濾得到濾渣1和溶液1，其中濾渣1硅酸、二氧化硅，灼燒得到二氧化硅，溶液1中的亞鐵離子需要加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，選擇價(jià)錢(qián)較低的漂液，利用NaClO氧化亞鐵離子，溶液2中加入試劑2調(diào)節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)，操作2過(guò)濾得到濾渣2和溶液3，溶液中為硫酸銅溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥洗滌得到硫酸銅晶體，
（1）含銅礦石粉碎是增大接觸面積加快反應(yīng)速率，增大礦石與稀硫酸的接觸面積，加快酸浸速率并使酸浸更充分，濾渣1為二氧化硅，依據(jù)二氧化硅的性質(zhì)和用途分析，二氧化硅可以制備光導(dǎo)纖維、制備玻璃、生產(chǎn)硅單質(zhì)等，
故答案為：增大礦石與稀硫酸的接觸面積，加快酸浸速率并使酸浸更充分；制備光導(dǎo)纖維、制備玻璃、生產(chǎn)硅單質(zhì)等；
（2）操作Ⅰ是過(guò)濾操作，依據(jù)過(guò)濾操作選擇需要的玻璃儀器為漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（3）試劑價(jià)格：漂液（含25.2%NaClO）450元/噸，雙氧水（含30%H₂O₂）2400元/噸，選擇價(jià)錢(qián)較低的漂液，利用NaClO氧化亞鐵離子，節(jié)約成本，反應(yīng)為亞鐵離子被次氯酸根離子在酸溶液中氧化生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O，
故答案為：漂液；節(jié)約成本；ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；
（4）需調(diào)節(jié)溶液的pH的合理范圍是保證鐵離子全部沉淀，銅離子不沉淀，據(jù)此選擇調(diào)節(jié)的溶液PH范圍，試劑2和酸反應(yīng)但不能引入新的雜質(zhì)，選擇B．CuO    C．Cu（OH）₂，A選項(xiàng)Cu不能和稀酸反應(yīng)不能調(diào)節(jié)溶液PH，D選項(xiàng)Fe會(huì)引入亞鐵離子雜質(zhì)，所以也就圖表數(shù)據(jù)分析可知需調(diào)節(jié)溶液的pH的合理范圍為為：3.7≤PH＜4.0，
故答案為：3.7≤PH＜4.0；BC；
（5）溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥洗滌得到硫酸銅晶體，洗滌沉淀在過(guò)濾器中洗滌，洗滌的方法為：用玻璃棒引流向過(guò)濾器中加入冷水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2-3次，
故答案為：冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；用玻璃棒引流向過(guò)濾器中加入冷水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2-3次；
（6）由圖可知，C（H⁺）=1×10^-6.5mol•L^-1，C（Cu²⁺）=1×10^-3mol•L^-1，
根據(jù)K_SP（Cu（ OH ）₂）=C（Cu²⁺）×C²（OH^-）=1×10^-5×（$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6.5}}$）²=1.0×10^-20，
故答案為：1.0×10^-20；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離提純過(guò)程、氧化還原反應(yīng)、溶度積的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，解答本題的關(guān)鍵是認(rèn)真審題，分析流程判斷產(chǎn)物，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．