题目内容

【题目】某矿渣的成分为Cu2OAl2O3Fe2O3SiO2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如图:

已知:①Cu2O2H+=CuCu2+H2O

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示:

沉淀物

Cu(OH)2

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

开始沉淀pH

5.4

4.0

2.7

5.8

沉淀完全pH

6.7

5.2

3.7

8.8

1)为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是__(任写1)

2)固体混合物A中的成分是__

3)反应Ⅰ完成后,铁元素的存在形式为__(填离子符号);检验该离子常用的方法之一是:取少量含该离子的溶液于试管中,滴加几滴含有+3价铁元素的配合物溶液,会产生沉淀.写出该反应的离子方程式__

4)操作1主要包括:______。洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤。原因是__

5)用NaClOpH可以生成沉淀B,利用题中所给信息分析沉淀B___,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___

6)用NaOHpH可以生成沉淀C,利用题中所给信息分析y的范围为___

【答案】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 SiO2Cu Fe2+ 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 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 Fe(OH)3 12 5.2-5.45.2≤pH<5.4

【解析】

根据已知,分析工艺流程图,矿渣的成分为Cu2OAl2O3Fe2O3SiO2,在加入稀硫酸溶解经过滤后得到CuSO4Al2(SO4)3FeSO4溶液和固体混合物A(主要成分为Cu单质和SiO2),再加入NaClO氧化Fe2+并调节pH3.7≤pH<4.0,将Fe3+沉淀,再加入NaOH调节pH5.2≤pH<5.4,将Al3+沉淀,滤液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到CuSO4·5H2O粗产品,据此分析解答问题。

(1)由于矿渣为固体,所以为了加快反应的速率,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浓度等措施,故答案为: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;

(2)SiO2是酸性氧化物,不能与酸发生反应,其它金属氧化物Cu2OAl2O3Fe2O3与硫酸发生反应CuCuSO4Al2(SO4)3FeSO4,因此发生反后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2Cu,故答案为:SiO2Cu

(3)因为在反应Fe2O3与硫酸发生反应生成Fe2(SO4)3,而Cu2O与稀硫酸生成的Cu又与Fe2(SO4)3发生氧化还原生成Cu2+Fe2+,则铁元素的存在形式为Fe2+,检验Fe2+用铁氰化钾溶液,发生的反应方程式为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2,故答案为:Fe2+3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2

(4)从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体的操作主要包括:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,由于CuSO4溶解于水,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:蒸发浓缩;冷却结晶;过滤;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;

(5)NaClO具有氧化性,Fe2+具有还原性,用NaClO调节pH,反应生成Fe(OH)3沉淀和具有漂白作用的HClO,反应的离子方程式为:7ClO-+2Fe2++2H++5H2O===2Fe(OH)3↓+Cl-+6HClO,其中氧化剂和还原剂的比值为12,故答案为:Fe(OH)31:2

(6)结合表格数据,Al3+完全沉淀时的pH5.2,而Cu2+开始沉淀的pH5.4,故加入NaOH调节pH5.2≤pH<5.4,将Al3+沉淀,而Cu2+不沉淀,故答案为:5.2-5.45.2≤pH<5.4

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