Question

工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO₄?5H₂O）．该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质．工艺流程为：

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Mg（OH）2	Fe（OH）2
pH	5.2	3.1	6.7	9.4	9.7

回答：
（1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？

 

（2）步骤②中的离子方程式（写出2个即可）：

 

、

 

．
步骤⑤中H₂O₂参加反应的离子方程式：

 

（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是

 

（填序号）；
A．NaOH     B．氨水    C．Cu₂（OH）₂CO₃    D．Cu（OH）₂      E．MgCO₃
步骤⑥中滤渣主要成份的化学式

 

（4）步骤⑦中用硫酸调节pH=2～3的原因是

 

步骤⑧的分离方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比；
（2）铝、硅及氧化铝、二氧化硅都能与碱反应；过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子；
（3）调节pH不能引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知生成的沉淀；
（4）考虑铜离子的水解；
（5）从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法．

解答：解：（1）反应物的接触面积与反应速率成正比，将含铜废料研磨成粉状，增大固体反应物的接触面积，加快了反应速率．
故答案为：增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率；
（2）铝、硅及氧化铝、二氧化硅都能与碱反应，Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，过氧化氢具有强氧化性，会把亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为水，离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑； Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）调节pH不能引入新的杂质，A项会引入钠离子，B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子，C、D项物质会和氢离子反应调节pH，同时生成铜离子，不会引入新的杂质；根据阳离子沉淀的pH可知，在pH为5.2时，铁离子沉淀完全生成氢氧化铁，
故答案为：C、D；Fe（OH）₃；
（4）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加热时会促进水解，加入硫酸，增大了H⁺离子浓度，会抑制铜离子水解．故答案为：加热蒸发浓缩时会导致Cu²⁺发生水解生成Cu（OH）₂，用硫酸调节pH=2～3是为了抑制Cu²⁺的水解，也不会引入杂质，从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

点评：本题以流程图的形式考察了物质的分离与提纯、离子方程式的书写、水解平衡等知识．分离和提纯时一定不能引入新的杂质，调节pH一般加入含提纯物质中的离子的化合物，避免引入新的杂质．如本题制取胆矾晶体，用Cu₂（OH）₂CO₃、Cu（OH）₂调节pH，除去杂质．