Question

【题目】某科研小组探究工业废Cu粉（杂质可能含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种）的组成并制备少量CuSO45H2O，实现废物综合利用．他们进行了两组实验，过程如下：
（1）废Cu粉中一定含有的杂质是（填化学式）；
（2）写出过程①③中可能发生的所有反应的离子方程式：①；
③；
（3）综合过程Ⅰ、II，计算该9.4g废Cu粉中，m（SiO2）= ， m（Cu）= ．

Answer 1

【答案】
（1）SiO2、Fe2O3
（2）Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O
（3）3.0g；3.2g
【解析】解：由过程Ⅰ可知，9.4gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；由过程Ⅱ可知，9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ， 说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+ ， 1.92g固体为铜，所以没有Fe3+ ， （1）由过程Ⅰ可知含有SiO2 ， 由过程Ⅱ可知含有Fe2O3 ， 所以答案是：SiO2、Fe2O3；（2）由I可知X中一定存在的是Cu、Fe2O3、Al2O3 ， 离子方程式分别为Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ， ③涉及反应有SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO +H2O，所以答案是：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO +H2O；（3）通过以上分析可知，二氧化硅质量为3.0g，则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol， 则160x+64y=6.4
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ，
xmol 2xmol xmol 2xmol
则反应剩余的Cu为：（y﹣x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
则Fe2O3的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，
所以答案是：3.0g；3.2g．