题目内容

16．某科研小组探究工业废Cu粉（杂质含有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，实验过程如下：
过程Ⅰ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是Fe2O3、SiO2（填化学式）
（2）写出过程②发生反应的离子方程式：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O．
过程Ⅱ：

（3）综合过程Ⅰ、II，计算废Cu粉中各成分的质量之比是m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=16：16：15（化为最简整数比）
过程Ⅲ：已知25℃时：
电解质Cu（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3
溶度积（Ksp）2.2×10-208.0×10-164.0×10-38
开始沉淀时的pH5.46.53.5
完全沉淀时的pH6.49.64.0
（4）在Ⅱ中所得蓝色溶液中加入一定量的H2O2 溶液，调节溶液的pH范围为4.0≤pH＜5.4，然后过滤、结晶，可得CuSO4•5H2O．
（5）下列与Ⅲ方案 相关的叙述中，正确的是ACD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．调节溶液pH选择的试剂可以是氢氧化铜或氧化铜
D．在pH＞4的溶液中Fe3+一定不能大量存在．

分析 过程Ⅰ：工业废Cu粉（杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种），由图1可知，9.4gCu粉和过量稀硫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；
过程Ⅱ：由图可知，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固体与过量的稀硫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，以此来解答；
过程Ⅲ：（4）Ⅱ中所得蓝色溶液存在Fe2+、H+、Cu2+，向其中加入一定量的H2O2 溶液，发生氧化还原反应，亚铁离子被氧化成铁离子，调节pH值，使铁离子沉淀完全，根据表中的数据判断pH值；
（5）A．H2O2被还原后生成水，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完全沉淀时的pH是9.6，而Fe（OH）3完全沉淀时的pH为4.0，据此判断；
C．调节溶液pH选择的试剂要能与硫酸反应且不引入新杂质，溶液中的溶质主要是硫酸铜，据此判断；
D．根据表中的数据可知，在pH＞4的溶液中Fe3+已经沉淀完全．

解答 解：过程Ⅰ：工业废Cu粉（杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种），由图1可知，9.4gCu粉和过量稀硫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，
（1）根据上面的分析，废Cu粉中一定含有的杂质是 Fe2O3、SiO2，
故答案为：Fe2O3、SiO2；
（2）过程②发生反应的离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
过程Ⅱ：由图可知，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固体与过量的稀硫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+，总反应为Fe2O3+6H++Cu═2Fe2++Cu2++3H2O，根据该反应可知，参加反应的，未溶解的1.92g固体为铜，
（3）由第一个流程可知二氧化硅的质量为3.0g，第二个流程中9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体质量减少3g，则原固体中只含有SiO2，没有Al2O3，
则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol，
则160x+64y=6.4
Fe2O3+6H++Cu═2Fe2++Cu2++3H2O，
xmol    xmol 2xmol xmol
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，
原混合物中各成分的质量之比m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=3.2：3.2：3.0=16：16：15，
故答案为：m（Fe2O3）：m（Cu）：m（SiO2）=16：16：15；
 过程Ⅲ：（4）Ⅱ中所得蓝色溶液存在Fe2+、H+、Cu2+，向其中加入一定量的H2O2 溶液，发生氧化还原反应，亚铁离子被氧化成铁离子，调节pH值，使铁离子沉淀完全，根据表中的数据可知，当pH值为4.0时，铁离子沉淀完全，当pH值为5.4时，铜离子开始沉淀，所以要使得铁离子完全沉淀，而铜离子不能沉淀，调节pH值为4.0≤pH＜5.4，
故答案为发：4.0≤pH＜5.4；
（5）A．H2O2被还原后生成水，是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染，故A正确；
B．将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe（OH）2完全沉淀时的pH是9.6，而Fe（OH）3完全沉淀时的pH为4.0，故B错误；
C．调节溶液pH选择的试剂要能与硫酸反应且不引入新杂质，溶液中的溶质主要是硫酸铜，故C正确；
D．根据表中的数据可知，在pH＞4的溶液中Fe3+已经沉淀完全，故D正确，
故选ACD．

点评 本题考查物质分离提纯的综合应用，侧重于学生的分析和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意掌握检验未知物的常用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量，题目难度中等．

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4．标出下列氧化还原反应电子转移数目方向，并写出氧化剂和还原剂．
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11．（1）已知某有机物A：
①由C、H、O三种元素组成，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%　②如图是该有机物的质谱图，

③A的红外光谱图上有C-H键、O-H键、C-O键的振动吸收峰．
④A的核磁共振氢谱有两个峰．
请回答：
（a）A的实验式（最简式）为C4H10O，相对分子质量为74．
（b）A的结构简式为CH3CH2OCH2CH3．

（2）写出实现下列变化的化学方程式．

①CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br ②nCH2=CH2$\stackrel{一定条件}{→}$③CH2=CH2+H2O$\stackrel{一定条件}{→}$CH3CH2OH④CH2=CH2+3O2$\stackrel{点燃}{→}$2CO2+2H2O．
1．硫酸铜在农业生产和生活中都有重要的应用，请回答下列问题：
（1）铜与浓硫酸共热是制备硫酸铜的方法之一，写出反应的化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O． 但该反应生成的气体污染环境．为避免环境污染，可在铜粉与稀硫酸的混合物中通入热空气，反应的总化学方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O．
（2）将铜粉置于稀硫酸中不发生反应，加入双氧水，则铜粉可逐渐溶解．写出反应的离子方程式：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O
（3）将适量稀硫酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶可得到硫酸铜晶体，为了节约原料，H2SO4和HNO3的物质的量之比最佳为3：2．
（4）用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图甲所示．图乙是电解过程产生气体的总体积V与转移电子的物质的量n（e-）的关系图．电解过程中，a电极的现象是先有红色物质析出，后有气泡产生；b电极的电极反应式为4OH--4e-═H2O+O2↑．
8．工业上常将废旧铁屑（表面有油污）回收利用，用以制备绿矾（FeSO4•7H2O），绿矾、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体，反应原理为：
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（1）洗涤中Na2CO3的主要作用是利用碳酸钠溶液呈碱性，除去铁表面的油污，请提出加快溶解的措施搅拌或加热（任答一点即可）．
（2）结晶过程中要加热蒸发溶剂，浓缩结晶．应加热到加热到溶液表面出现晶膜时，停止加热．
（3）过滤是用如图乙装置进行，这种过滤跟普通过滤相比，除了过滤速度快外，还有一个优点是得到较干燥的沉淀．
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（5）产品中Fe2+的定量分析：制得的摩尔盐样品中往往含有极少量的Fe3+．为了测定摩尔盐产品中Fe2+的含量，一般采用在酸性条件下KMnO4标准液滴定的方法．称取4.0g的摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸．用0.2mol•L-1 KMnO4溶液滴定，当溶液中Fe2+ 全部被氧化时，消耗KMnO4溶液体积 10.00mL．
①写出滴定时反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
②计算产品中Fe2+的质量分数（写出计算过程）．
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15．下列实验或操作正确的是（　　）
A．实验Ⅰ：制氨气
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C．实验Ⅲ：配制1：1的稀硫酸
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