Question

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CuSO₄·5H₂O，实现废物综合利用。他们进行了两组实验，过程如下：

Ⅰ：

Ⅱ：

（1）废Cu粉中含有的杂质是                 。

（2）分别写出过程①③中发生反应的离子方程式：

①                                 。

③                                 。

（3）综合过程Ⅰ、II，计算工业废Cu粉中各成分的质量之比是         （可不必化简）。、

（4）已知25℃时：

电解质	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时的pH	5.4	6.5	3.5
完全沉淀时的pH	6.4	9.6	4.0

从Ⅱ中所得蓝色溶液中分离提纯得到CuSO₄·5H₂O晶体，需要经过下列步骤：

a、向蓝色溶液中加入一定量的H₂O₂ 溶液；

b、调节溶液的pH为           之间；

c、然后过滤、结晶，再过滤，可得CuSO₄·5H₂O

下列关于实验操作的叙述中，正确的是           （填字母）。

A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染

B．将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤

C．上述步骤c中第一次过滤是为了得到滤液，第二次过滤是为了得到固体

D．在pH >4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在

Answer

（1）Fe2O3、SiO2

（2）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ SiO2+2OH-=SiO32-+H2O

（3）m(Cu):m(Fe2O3):m(SiO2)= 3.2:3.2: 3（4）4.0 - 5.4 ACD

【解析】

试题分析：（1）铜与稀硫酸不反应，但反应后的溶液呈蓝色，说明含有Fe2O3；Ⅰ中4.92g固体不可能有Al2O3，只有SiO2能与氢氧化钠反应，所以可知SiO2的质量为4.92-1.92=3g；II中与氢氧化钠反应后质量减少3g，所以废Cu粉中不可能含有Al2O3，含有的杂质是Fe2O3、SiO2；（2） 过程①③中发生反应的离子方程式：①Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

③SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；

最后剩余的1.92g固体为铜，根据2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，设氧化铁的物质的量为x mol，参加反应的铜的物质的量为Xmol；

160x+64x+1.92=6.4g

X=0.02mol，所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g；铜的质量为6.4g-3.2g=3.2g；m(Cu):m(Fe2O3):m(SiO2)= 3.2 : 3.2 : 3；（4）调节PH的目的是生成氢氧化铁除去Fe3+而不能使Cu2+沉淀，所以调节PH的范围4.0 - 5.4；

（5） H2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中生成水，不引进杂质、不产生污染

B．将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难沉淀

C．上述步骤c中第一次过滤是为了得到硫酸铜溶液，第二次过滤是为了得到CuSO4·5H2O固体

D．在pH >4的溶液中Fe3+完全生成沉淀，所以一定不能大量存在。

考点：本题考查化学实验。