Question

11．硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为 CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质．以硅孔雀石为原料直接制取硫酸铜产品的工艺流程如图1所示：

请回答下列问题：
（1）写出氯渣A成份中除SiO₂外还有H₂SiO₃（填化学式）；
（2）步骤①中加入双氧水的作用是（用离子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O
（3）步骤②调节溶液pH约为4，可以达到除去Fe³⁺而不损失CuSO₄的目的，调节溶液pH可选用的最佳试剂是C
A．Fe（OH）₃　　　　B．NH₃•H₂O　　　 　　C．CuO　　　　 D．NaOH
（4）已知常温下，K_sp[Al（OH）₃]=3.2×10^-34，测得滤液A中Al³⁺的浓度为1×10^-2mol/L，则在滤渣B中有（填“有”或“没有”）Al（OH）₃．
（5）为充分利用母液，某学生设计二种方案回收铜．
甲方案：如图2所示．
乙方案：按如图3所示装置进行电解．
乙方案中铜将在A（填“A”或“B”）极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应该使用铁（填“铁”或“石墨”）作电极材料．该方案和甲相比较，最大的缺点是耗能．

Answer 1

分析 硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等杂质，硅孔雀石矿粉加入稀硫酸溶解，加入过氧化氢氧化亚铁离子浸取后过滤，得到滤渣A主要为SiO₂、H₂SiO₃，滤液A含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入铜的化合物调节溶液PH=4使铁离子全部沉淀，这样能不引入新杂质此时铝离子有部分沉淀，过滤得到滤液B主要是硫酸铜溶液，含有少量硫酸铝和硫酸溶液，通过蒸发浓缩蒸发，冷却结晶得到硫酸铜晶体，母液中加入铁粉，过滤可得铜，滤液中硫酸亚铁等，加入消石灰沉淀后排放，据此答题．

解答 解：硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同时含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等杂质，硅孔雀石矿粉加入稀硫酸溶解，加入过氧化氢氧化亚铁离子浸取后过滤，得到滤渣A主要为SiO₂、H₂SiO₃，滤液A含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入铜的化合物调节溶液PH=4使铁离子全部沉淀，这样能不引入新杂质此时铝离子有部分沉淀，过滤得到滤液B主要是硫酸铜溶液，含有少量硫酸铝和硫酸溶液，通过蒸发浓缩蒸发，冷却结晶得到硫酸铜晶体，母液中加入铁粉，过滤可得铜，滤液中硫酸亚铁等，加入消石灰沉淀后排放，
（1）根据上面的分析可知，A成份中除SiO₂外还有H₂SiO₃，故答案为：H₂SiO₃；
（2）加入过氧化氢氧化亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）根据上面的分析可知，调节溶液pH的同时不能引入新的杂质，所以可选用的最佳试剂是氧化铜，故选C；
（4）溶液pH约为4时，溶液中氢氧根离子的浓度为10^-10mol/L，此时c（Al³⁺）•c³（OH^-）=1×10^-2×（10^-10）³ =1×10^-32＞3.2×10^-34，所以有氢氧化铝沉淀出现，
故答案为：有；
（5）根据电解原理，与电源负极相连的阴极上是溶液中的不活泼的金属离子得电子析出单质，所以要回收铜，则铜在阴极析出，为保持乙方案中电流恒定，即溶液中离子所带电荷的浓度不变，B极即阳极应该使用铁做电极，由于电解过程中要消耗电能，所以该方法和甲相比较，最大的缺点是耗能，
故答案为：A；铁；耗能．

点评 本题借助硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程，考查了铜及其化合物性质分析判断，化学方程式计算应用，沉淀溶解原理的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．