Question

14．工业上用某矿渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）获取铜和胆矾的操作流程如下：

已知：①部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Cu（OH）2	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀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在酸性条件下发生自身氧化还原反应，写出离子反应方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（2）为了加快反应Ⅰ的速率，可以采取的措施是升高温度、不断搅拌、将矿渣粉碎、增大硫酸的浓度（写2点）．
（3）固体混合物A中的成分是SiO₂、Cu．
（4）反应Ⅰ完成后，铁元素的存在形式为Fe²⁺（填离子符号）；写出生成该离子的离子方程式2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（5）x对应的数值范围是3.2≤pH＜4.0．
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B的反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺．
（7）洗涤CuSO₄•5H₂O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤，原因是CuSO₄可溶于水，冰水可以减少CuSO₄晶体的损失．

Answer 1

分析 矿渣加入稀硫酸氧化亚铜、氧化铝、氧化铁溶解，二氧化硅不溶所以固体混合物是不溶于稀硫酸的物质，根据反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于单质铜存在，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，氧化亚铁离子为铁离子，同时调节溶液PH使铁离子、铝离子沉淀完全，根据氢氧化铁和氢氧化铝开始沉淀和沉淀结束的PH关系，x范围是：3.7≤pH＜4.0，就可以沉淀氢氧化铁；y范围是：5.2≤pH＜5.4，就可以沉淀氢氧化铝；最后得到氯化铜、硫酸铜溶液，电解法获取Cu吗，
（1）Cu₂O在酸性条件下发生自身氧化还原反应；
（2）适当升高温度；不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度等可以加快反应速率，根据影响反应速率的因素：温度、浓度、催化剂、接触面积等来回答；
（3）固体混合物是不溶于稀硫酸的物质，根据反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；
（4）由于单质铜存在，铁元素以Fe²⁺形式存在，反应方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（5）根据氢氧化铁和氢氧化铝开始沉淀和沉淀结束的PH关系，x范围是：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀氢氧化铁；
（6）用NaCl0调pH，生成沉淀B为氢氧化铁，据氧化还原反应规律来书写离子方程式；
（7）硫酸铜溶于水溶解度随温度降低减小．

解答 解：（1）Cu₂O在酸性条件下发生自身氧化还原反应，反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）由于矿渣为固体，所以为了加快反应Ⅰ的速率，可以采取的措施是将固体粉碎；也可以适当升高反应的温度；或增大反应物H₂SO₄的浓度等措施
故答案为：升高温度、不断搅拌、将矿渣粉碎、增大硫酸的浓度；
（3）SiO₂是酸性氧化物，不能与酸发生反应；其他金属氧化物Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃与硫酸发生反应，因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO₂、Cu，
故答案为：SiO₂、Cu；
（4）由于发生了反应，2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，溶液中铁元素的存在形式为：Fe²⁺；
故答案为：Fe²⁺；2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（5）调节PH=x，目的是生成沉淀氢氧化铁，PH应该大于3.2，小于4.0，x对应的数值范围是3.2≤pH＜4.0，
故答案为：3.2≤pH＜4.0；
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B为氢氧化铁，该反应的离子方程式是：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺，
故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺；
（7）洗涤CuSO₄•5H₂O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤，原因是CuSO₄溶液溶解于水，而且温度越高，溶解度越大．若用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失，
故答案为：CuSO₄可溶于水，冰水可以减少CuSO₄晶体的损失．

点评 本题考查了金属回收和环境保护方法，流程分析判断和物质性质分析，掌握物质性质和题干信息是关键，题目难度中等．