题目内容
【题目】硅孔雀石是一种含铜矿石,含铜形态为和
,同时含有
、
、
、
等杂质。以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图:
(1)将硅孔雀石研磨成粉的目的:__________________;步骤①中稀硫酸与反应的化学方程式:__________________。
(2)双氧水的作用是__________________;滤渣的主要成分为__________________。
(3)步骤②调节溶液,可以选用的试剂是______。
A. CuO B. NaOH C.Al2O3 D. Cu(OH)2
(4)有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的如下表:
氢氧化物 | ||||
开始沉淀的 | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 |
沉淀完全的 | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 |
步骤②中,调节,所得滤渣
的成分的化学式为____________,滤液
中除
外,还含有的金属阳离子是______。
(5)将滤液通过____________操作可得到五水硫酸铜晶体。测定硫酸铜晶体结晶水的含量时,应将其放入______中灼烧。加热失水后,若在空气中冷却称量,测定结果______(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
【答案】增大接触面积,增大反应速率 CuSiO32H2O+H2SO4═CuSO4+H2SiO3+2H2O 将氧化成
SiO2和H2SiO3 AD
、
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 坩埚 偏低
【解析】
由化学工艺流程图可知,加入30%稀硫酸,可以使硅孔雀石中CuCO3Cu(OH)2、CuSiO32H2O、FeCO3、Fe2O3和A12O3溶解,SiO2不反应,CuSiO32H2O与硫酸反应生成硫酸铜、硅酸和水;再加入双氧水,酸性条件下,双氧水将亚铁离子氧化为铁离子,过滤,滤渣A中含有二氧化硅和硅酸,滤液中含有Cu2+、Fe3+、Al3+;加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液pH到4,三价铁离子完全水解转化为氢氧化铁沉淀除去,铝离子部分转化为氢氧化铝沉淀,过滤,滤渣B为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,滤液B中含有铜离子、铝离子和氢离子;滤液B通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得硫酸铜晶体。
(1)将硅孔雀石研磨成粉可以增大反应物的接触面积,增大反应速率,使反应更加充分;步骤①中稀硫酸与CuSiO32H2O反应生成硫酸铜、硅酸和水,反应的离子方程式为
CuSiO32H2O+H2SO4═CuSO4+H2SiO3+2H2O,故答案为:增大接触面积,增大反应速率;CuSiO32H2O+H2SO4═CuSO4+H2SiO3+2H2O;
(2)加入双氧水的目的是将亚铁离子氧化成铁离子,便于调节溶液pH时,将三价铁离子转化为沉淀除去;由流程可知,加入30%稀硫酸,SiO2不反应,CuSiO32H2O与硫酸反应生成硫酸铜、硅酸和水,则滤渣A中含有二氧化硅和硅酸,故答案为:Fe2+将氧化为Fe3+;SiO2和H2SiO3;
(3)步骤②调节溶液pH时,加入的试剂能够中和溶液中的氢离子,但不能引进新的杂质,则应该选用CuO和Cu(OH)2,故答案为:AD;
(4)由题给表格数据可知,步骤②调节溶液pH到4,三价铁离子完全水解转化为氢氧化铁沉淀除去,铝离子部分转化为氢氧化铝沉淀,则滤渣B为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,滤液B中含有铜离子、铝离子和氢离子,故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;Al3+;
(5)从滤液B中得到硫酸铜晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;测定硫酸铜晶体中结晶水的含量时,应将其放入坩埚中灼烧;若是在空中冷却后称量,导致称量的剩余固体质量偏大,计算出结晶水的质量偏小,结果偏低,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;坩埚;偏低
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