Question

15．工业上用某矿渣（主要成分是Cu₂O，少量杂质是Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂）提取铜的操作流程如下：

已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O

沉淀	Cu（OH）2	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	5.4	4.0	2.2	5.8
沉淀完成pH	6.7	5.2	3.2	8.8

（1）固体混合物A中的成分是SiO₂、Cu（填化学式）．
（2）反应I完成后，铁元素的存在形式为Fe²⁺（填离子符号）．
（3）y的数值范围是5.2≤pH＜5.4．
（4）若电解法获得Cu 64.0g，则原矿渣中Cu₂O的质量是c．
a、144.0gb、大于144.0g c、小于144.0g
（5）下列关于用NaClO调节溶液pH的说法正确的是b．
a、加入NaClO可使溶液的pH降低
b、NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应：ClO^-+H⁺=HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的
c、NaClO能调节pH的主要原因是由于NaClO水解：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的．
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，且该物质与还原产物的物质的量之比为4：1，该反应的离子方程式为2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO．

Answer 1

分析 矿渣加入稀硫酸，Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃溶解，二氧化硅不溶，所以固体混合物A是不溶于稀硫酸的物质，发生的反应有Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；
由于单质Cu存在，铁元素以Fe²⁺形式存在，反应方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，滤液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺；
加入NaClO具有氧化性，氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时调节溶液pH使Al³⁺、Fe³⁺沉淀完全，根据Fe（OH）₃和Al（OH）₃开始沉淀和沉淀结束的pH关系，x范围是：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀Fe（OH）₃；y范围是：5.2≤pH＜5.4，沉淀Al（OH）₃；最后得到氯化铜、硫酸铜溶液，电解法获取Cu时，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu；阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸钠中的次氯酸根结合溶液中的氢离子，PH升高；NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的；溶液显示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根结合酸溶液中的氢离子；生成一种具有漂白作用的物质是次氯酸；
（1）固体混合物A中的成分是SiO₂、Cu；
（2）反应I完成后，铁元素的存在形式为Fe²⁺；
（3）通过以上分析知，y的数值范围是5.2≤pH＜5.4；
（4）根据Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺知，Cu₂O中大多数Cu元素生成铜离子，少数生成Cu单质，若电解法获得Cu 64.0g，其物质的量是1mol，则原矿渣中Cu₂O的物质的量大于0.5mol；
（5）ClO^-和H⁺反应生成弱电解质HClO，从而消耗氢离子导致溶液pH升高；
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，沉淀B是氢氧化铁，漂白性物质是HClO，且该物质与还原产物的物质的量之比为4：1，据此书写该反应的离子方程式．

解答 解：矿渣加入稀硫酸，Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃溶解，二氧化硅不溶，所以固体混合物A是不溶于稀硫酸的物质，发生的反应有Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；
由于单质Cu存在，铁元素以Fe²⁺形式存在，反应方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，滤液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺；
加入NaClO具有氧化性，氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时调节溶液pH使Al³⁺、Fe³⁺沉淀完全，根据Fe（OH）₃和Al（OH）₃开始沉淀和沉淀结束的pH关系，x范围是：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀Fe（OH）₃；y范围是：5.2≤pH＜5.4，沉淀Al（OH）₃；最后得到氯化铜、硫酸铜溶液，电解法获取Cu时，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu；阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸钠中的次氯酸根结合溶液中的氢离子，PH升高；NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的；溶液显示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根结合酸溶液中的氢离子；生成一种具有漂白作用的物质是次氯酸；
（1）通过以上分析知，固体混合物A中的成分是SiO₂、Cu，故答案为：SiO₂、Cu；
（2）反应I发生的反应为Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，所以反应I完成后，铁元素的存在形式为Fe²⁺，故答案为：Fe²⁺；
（3）通过以上分析知，调节y的目的是除去铝离子而不能除去铜离子，所以y的数值范围是5.2≤pH＜5.4，故答案为：5.2≤pH＜5.4；
（4）根据Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺知，Cu₂O中大多数Cu元素生成铜离子，少数生成Cu单质，若电解法获得Cu 64.0g，其物质的量是1mol，原矿渣中Cu₂O的物质的量大于0.5mol而小于1mol，其质量=0.5mol×144g/mol=72g，所以大于72g而小于144g，故答案为：c；
（5）ClO^-和H⁺反应生成弱电解质HClO，从而消耗氢离子导致溶液pH升高，从而调节溶液的pH，故答案为：b；
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，沉淀B是氢氧化铁，漂白性物质是HClO，且该物质与还原产物的物质的量之比为4：1，据此书写该反应的离子方程式为2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO，
故答案为：2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及氧化还原反应、离子方程式的书写、基本操作、pH判断等知识点，明确反应原理及基本操作方法是解本题关键，难点是判断调节溶液的pH，题目难度不大．