(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
题型:不详难度:来源:
(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:
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
| (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 |
答案
(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) |
解析
(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。 |
举一反三
食用菜油混有了自来水,你将选择下列何种最简便的方法分离他们 |
下列各组物质中,只用溴水就能鉴别的是A.甲烷、乙烯、乙炔 | B.苯、汽油、乙酸乙酯 | C.甲醇、乙醇、苯 | D.己烯、苯、四氯化碳 |
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为提纯下列物质(括号内为杂质),所用的除杂试剂和分离方法都正确的是
序号
| 不纯物
| 除杂试剂
| 分离方法
| A
| CH4(C2H4)
| 酸性KMn04溶液
| 洗气
| B
| NH4Cl溶液(FeCl3)
| NaOH溶液
| 过滤
| C
| 乙酸乙酯(乙酸)
| 饱和Na2CO3溶液
| 蒸馏
| D
| C2H5OH (H2O)
| 新制生石灰
| 蒸馏
|
|
下列物质的分离提纯的方法不正确的是A.提纯工业酒精(含水、甲醇等)可用蒸馏的方法 | B.提纯粗苯甲酸(含泥沙)用重结晶的方法 | C.从碘水中提取碘,可用乙醇萃取的方法 | D.分离饱和碳酸钠溶液和乙酸乙酯,可用分液的方法 |
|
(8分)I、通过火法冶金炼出的铜是粗铜,含杂质金、银、铁、锌等金属和少量矿物杂质(与酸不反应)。制作电器及其他仪器产品时必须要求是纯铜,为此以硫酸铜溶液为电解液,用电解的方法实现了粗铜的提纯。 表:几种物质形成沉淀时的pH
物质
| Fe(OH)2
| Fe(OH)3
| Zn(OH)2
| Cu(OH)2
| 开始沉淀时的pH
| 7.6
| 2.7
| 5.7
| 4.7
| 完全沉淀时的pH
| 9.7
| 3.7
| 8.5
| 7.3
| (1)在精炼铜时,阴极电极反应方程式为 ;金、银以单质的形式沉积在电解槽 (填“阳极”或“阴极”)的槽底。 (2)在精炼铜的过程中,Cu2+浓度逐渐降低,c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大,所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同学设计了如下除杂流程:
①试剂a最好选用 (填写序号),加入试剂a的目的是 。a、氯水 b、高锰酸钾溶液 c、硝酸 d、双氧水 ②操作①是 ,根据上表数据分析,除杂方案中能够除去的杂质金属阳离子是 (填化学式)。 II、重金属离子对河流海洋等会造成严重的污染。某化工厂产生的废水(pH=2.0,密度为1g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度约为0.01mol·L-1,排放前拟用沉淀法回收这两种金属,查找有关数据如下:
难溶电解质
| AgI
| AgOH
| Ag2S
| PbI2
| Pb(OH)2
| PbS
| Ksp
| 8.3×10-17
| 5.6×10-8
| 6.3×10-50
| 7.1×10-9
| 1.2×10-15
| 3.4×10-28
| (1)你认为往废水中投入 (填字母序号)沉淀的效果最好 a、NaOH b、Na2S c、KI d、Ca(OH)2 (2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)= |
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