题目内容
(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:
① ;
② 。
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:
(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
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:
① ;
② 。
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) | 2.2×10-20 | 8.0×10-16 | 4.0×10-38 |
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 |
(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)Fe2O3 SiO2 (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)
(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。
(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。
练习册系列答案
相关题目