Question

【題目】某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2，工業上用該礦渣獲取銅和膽礬的操作流程如圖：

已知：①Cu2O＋2H+=Cu＋Cu2+＋H2O。

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示：

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

（1）為了加快反應Ⅰ的速率，可以采取的措施是__(任寫1條)。

（2）固體混合物A中的成分是__。

（3）反應Ⅰ完成后，鐵元素的存在形式為__(填離子符號)；檢驗該離子常用的方法之一是：取少量含該離子的溶液于試管中，滴加幾滴含有+3價鐵元素的配合物溶液，會產生沉淀.寫出該反應的離子方程式__。

（4）操作1主要包括：__、__、__。洗滌CuSO4·5H2O粗產品不能用大量水洗，而用冰水洗滌。原因是__。

（5）用NaClO調pH可以生成沉淀B，利用題中所給信息分析沉淀B為___，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為___。

（6）用NaOH調pH可以生成沉淀C，利用題中所給信息分析y的范圍為___。

Answer 1

【答案】適當升高溫度；不斷攪拌；將礦渣粉碎；適當增大硫酸的濃度等 SiO2、Cu Fe2+ 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓ 蒸發濃縮 冷卻結晶 過濾 冰水既可以洗去晶體表面的雜質離子，又可以減少晶體的損失 Fe(OH)3 1：2 5.2-5.4或5.2≤pH<5.4

【解析】

根據已知，分析工藝流程圖，礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2，在加入稀硫酸溶解經過濾后得到CuSO4、Al2(SO4)3、FeSO4溶液和固體混合物A(主要成分為Cu單質和SiO2)，再加入NaClO氧化Fe2+并調節pH至3.7≤pH<4.0，將Fe3+沉淀，再加入NaOH調節pH至5.2≤pH<5.4，將Al3+沉淀，濾液再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到CuSO4·5H2O粗產品，據此分析解答問題。

(1)由于礦渣為固體，所以為了加快反應的速率，可以采取的措施是將固體粉碎，也可以適當升高反應的溫度，或增大反應物H2SO4濃度等措施，故答案為：適當升高溫度；不斷攪拌；將礦渣粉碎；適當增大硫酸的濃度等；

(2)SiO2是酸性氧化物，不能與酸發生反應，其它金屬氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3與硫酸發生反應Cu、CuSO4、Al2(SO4)3、FeSO4，因此發生反Ⅰ后過濾出的固體混合物A中的成分是SiO2和Cu，故答案為：SiO2、Cu；

(3)因為在反應Ⅰ中Fe2O3與硫酸發生反應生成Fe2(SO4)3，而Cu2O與稀硫酸生成的Cu又與Fe2(SO4)3發生氧化還原生成Cu2+和Fe2+，則鐵元素的存在形式為Fe2+，檢驗Fe2+用鐵氰化鉀溶液，發生的反應方程式為3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓，故答案為：Fe2+；3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓；

(4)從硫酸銅溶液中制取硫酸銅晶體的操作主要包括：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，由于CuSO4溶解于水,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離子，又可以減少晶體的損失，故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；過濾；冰水既可以洗去晶體表面的雜質離子，又可以減少晶體的損失；

(5)NaClO具有氧化性，Fe2+具有還原性，用NaClO調節pH時,反應生成Fe(OH)3沉淀和具有漂白作用的HClO，反應的離子方程式為：7ClO-+2Fe2++2H++5H2O===2Fe(OH)3↓+Cl-+6HClO，其中氧化劑和還原劑的比值為1：2，故答案為：Fe(OH)3；1:2；

(6)結合表格數據，Al3+完全沉淀時的pH為5.2，而Cu2+開始沉淀的pH為5.4，故加入NaOH調節pH至5.2≤pH<5.4，將Al3+沉淀，而Cu2+不沉淀，故答案為：5.2-5.4或5.2≤pH<5.4。