Question

以某含铜矿石[主要成分为FeCu₄SiO₅（OH）₄，含少量SiO₂、CuCO₃]为原料，制备CuSO₄·5H₂O的流程如下：

已知：

ⅰ．溶液中离子浓度小于等于1.0×10^－5mol·L^－1时，认为该离子沉淀完全。

ⅱ．相关试剂成分和价格如表1所示。

ⅲ．25℃时，该流程中金属离子生成氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全的pH如表2所示。

表1

试剂	成分	价格／（元·吨^－1）
漂白液	含25.2％NaClO	450
双氧水	含30％H2O2	2400
浓硝酸	含98％HNO3	1500

表2

氢氧化物	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Cu（OH）2	4.0	6.5

请回答：

（1）FeCu₄SiO₅（OH）₄用氧化物的形式可表示为________。

（2）结合题中信息，所选用的试剂1的名称为________；加入该试剂时，所发生反应的离子方程式为________。

（3）加入试剂2，需调节溶液的pH的合理范围为________。试剂2可以选择下列物质中的________（填字母）。

A．Cu           B．CuO

C．Cu（OH）₂    D．Fe

（4）25℃时，Cu（OH）₂的溶度积常数K_sp[Cu（OH）₂]＝________。

（5）CuSO₄·5H₂O溶液可用于电解精炼铜。电解精炼铜时，导线中通过9.632×10⁴C的电量时，理论上阴极质量增加________g。（已知：1个电子的电量为1.6×10^－19C）

Answer

FeO·4CuO·SiO2·2H2O 漂白液 ClO－＋2Fe2＋＋2H＋＝Cl－＋2Fe3＋＋H2O 3.7≤pH＜4.0 BC 1.0×10－20 32

【解析】试题分析：（1）FeCu4SiO5（OH）4用氧化物的形式表示时，先写活泼金属氧化物，再写不活泼金属氧化物，最后写非金属氧化物和水；（2）Cu2(OH)2CO3以及Fe、Si的化合物与稀硫酸反应生成硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁。二氧化硅与稀硫酸不反应，所以滤液1中除含有Cu2+外，还含有的金属离子有Fe2+、Fe3+，为使溶液中铁元素沉淀析出，需要加氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，根据经济性、环境保护原则，选择漂白液做氧化剂；根据氧化还原反应规律配平方程式；（3）要让Fe3+完全沉淀，Cu2+不沉淀，根据金属离子生成氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全的pH表选择合适PH；选择试剂2，要依据不引入新杂质的原则；（4）根据铜离子浓度为1.0×10－5mol·L－1，溶液PH为6.5，计算25℃时，Cu（OH）2的溶度积常数Ksp[Cu（OH）2]；（5）先根据电量计算电子的物质的量，再根据阴极反应计算生成铜的质量。

解析：根据元素分析，（1）FeCu4SiO5（OH）4用氧化物的形式可表示为FeO·4CuO·SiO2·2H2O；（2）加入试剂1的目的是把Fe2+氧化为Fe3+，根据经济性、环境保护原则，选择漂液做氧化剂；反应离子方程式为ClO－＋2Fe2＋＋2H＋＝Cl－＋2Fe3＋＋H2O；（3）要让Fe3+完全沉淀， PH 3.7，Cu2+不沉淀，PH<4.0，所以PH的合理范围为3.7≤pH＜4.0；不引入新杂质，试剂2为CuO、Cu（OH）2；（4）Ksp[Cu（OH）2]= c(Cu2+)×c2（OH）2=1.0×10－5mol·L－1×(1.0×10－7.5 mol·L－1)2= 1.0×10－20；（5）电路中转移电子的物质的量为 1mol，根据，生成铜的物质的量为0.5 mol，质量为32 g，理论上阴极质量增加32 g。

点睛：电解精炼铜时，粗铜做阳极、精铜做阴极，阴极只发生反应；