题目内容

1．某科研小组探究工业废Cu粉（杂质可能含有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．他们进行了两组实验，过程如下：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是SiO2、Fe2O3（填化学式）；
（2）写出过程①③中可能发生的所有反应的离子方程式：
①Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；
③SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（3）综合过程Ⅰ、II，计算该9.4g废Cu粉中，m（SiO2）=3.0g，m（Cu）=3.2g．

分析 由过程Ⅰ可知，9.4gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；
由过程Ⅱ可知，9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质，而二氧化硅为3.0g，则不含Al2O3；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+，以此来解答．

解答 解：由过程Ⅰ可知，9.4gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；
由过程Ⅱ可知，9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体部分溶解，原固体中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质，而二氧化硅为3.0g，则不含Al2O3；6.4g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，发生了反应：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，所以没有Fe3+，
（1）由过程Ⅰ可知含有SiO2，由过程Ⅱ可知含有Fe2O3，故答案为：SiO2、Fe2O3；
（2）由I可知X中一定存在的是Cu、Fe2O3，离子方程式分别为Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，③涉及反应有SiO2+2OH-═SiO32-+H2O、
故答案为：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（3）通过以上分析可知，二氧化硅质量为3.0g，则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol，
则160x+64y=6.4
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+，
xmol 2xmol xmol 2xmol
则反应剩余的Cu为：（y-x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
则Fe2O3的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案为：3.0g；3.2g．

点评 本题考查物质分离提纯的综合应用，侧重于学生的分析和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意掌握检验未知物的常用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量，题目难度中等．

练习册系列答案
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