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(14分)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:
Ⅰ:

(1) 废Cu粉中一定含有的杂质是                               
(2) 分别写出过程①、②发生反应的离子方程式:
                                               
                                               
Ⅱ:

(3)综合过程Ⅰ、II,计算工业废Cu粉中各成分的质量之比是             (不必化简)。
Ⅲ:已知25℃时:
电解质
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶度积(Ksp)
2.2×1020
8.0×1016
4.0×1038
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
(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       ,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          (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
(1)Fe2OSiO2     (2分)
(2)Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O  2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+  (2分)
SiO2+2OH==SiO32+H2O (2分)
(3)m (Cu)∶m(Fe2O3)∶m(SiO2)="3.2∶3.2∶3" (3分)
(4)4.0≤pH<5.4 (2分)
(5)ACD (3分)
(1) 废Cu粉中加入足量稀硫酸,仍然有固体剩余,说明含有二氧化硅,因为二氧化硅和硫酸不反应。所得溶于显蓝色,但铜和稀硫酸不反应,这说明一定含有氧化铁。氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁,硫酸铁能溶解铜。
(2)根据(1)可知反应①的方程式为Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+ 。二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应,方程式为SiO2+2OH==SiO32+H2O。
(3)根据反应②可知,二氧化硅的质量是4.92g-1.92g=3.00g。这说明在4.92g固体还含有为溶解的1.92g铜。根据反应③④可知,氧化铁和氧化铁反应的铜的质量共计是6.4g-1.92g=4.48g。根据方程式可知Fe2O3~Cu,所以二者的物质的量是4.48g÷224g/mol=0.02mol,所以铜的总的物质的量是0.02mol+1.92g÷64g/mol=0.05mol。因此原混合物中铜是0.05mol×64g/mol=3.2g,氧化铁是0.02mol×160g/mol=3.2g,所以工业废Cu粉中各成分的质量之比是m (Cu)∶m(Fe2O3)∶m(SiO2)=3.2∶3.2∶3。
(4)调节pH的目的是沉淀氢氧化铁,但不能沉淀氢氧化铜,所以根据沉淀的pH可知,范围应该是4.0≤pH<5.4。
(5)根据数据可知,如果要沉淀氢氧化亚铁,则氢氧化铜一定生成沉淀,所以选项B是错误的,其余都是正确的,答案选ACD。
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(8分)I、通过火法冶金炼出的铜是粗铜,含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质(与酸不反应)。制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜,为此以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法实现了粗铜的提纯。
表:几种物质形成沉淀时的pH
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀时的pH
7.6
2.7
5.7
4.7
完全沉淀时的pH
9.7
3.7
8.5
7.3
(1)在精炼铜时,阴极电极反应方程式为            ;金、银以单质的形式沉积在电解槽               (填“阳极”或“阴极”)的槽底。
(2)在精炼铜的过程中,Cu2+浓度逐渐降低,c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大,所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同学设计了如下除杂流程:

20090520

 
①试剂a最好选用          (填写序号),加入试剂a的目的是         

a、氯水     b、高锰酸钾溶液      c、硝酸    d、双氧水
②操作①是            ,根据上表数据分析,除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是
          (填化学式)。
II、重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染。某化工厂产生的废水(pH=2.0,密度为1g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度约为0.01mol·L-1,排放前拟用沉淀法回收这两种金属,查找有关数据如下:
难溶电解质
AgI
AgOH
Ag2S
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp
8.3×10-17
5.6×10-8
6.3×10-50
7.1×10-9
1.2×10-15
3.4×10-28
(1)你认为往废水中投入           (填字母序号)沉淀的效果最好
a、NaOH    b、Na2S    c、KI    d、Ca(OH)2
(2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=         

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