Question

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：

过程Ⅰ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是                   （填化学式）

（2）写出过程②发生反应的离子方程式：                                。

过程Ⅱ：

（3）综合过程Ⅰ、II，计算废Cu粉中各成分的质量之比是        （化为最简整数比）

过程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

Answer

（1）Fe2O3 、SiO2；（2）SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；（3） m （Cu）∶m（Fe2O3）∶m（SiO2）=16∶16∶15；（4）4.0≤pH＜5.4 ；（5）A、C、D。

【解析】

试题分析：（1）Cu不和稀硫酸反应，但是得到蓝色溶液，说明溶液含有Cu2＋，因此杂质中有Fe2O3，发生的反应：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O,Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，加入稀硫酸后，有难溶物存在，说明杂质中含有SiO2，只有它不反应，因此除Cu外，还有SiO2、Fe2O3；（2）SiO2属于酸性氧化物，与碱反应，SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O；（3）对比反应②③得出杂质中无Al2O3，且m(SiO2)=4.92－1.92g=3g，设与Fe3＋反应铜的物质的量为xmol，则Fe2O3的物质的量为xmol，根据题意有：4.92＋64x＋160x=9.4，解得x=0.02mol，因为有m(Cu)=64×0.02＋1.92=3.2g，m(Fe2O3)=160×0.02g=3.2g，m(Cu)：m(Fe2O3)：m(SiO2)=3.2：3.2：3=16：16：15；（4）加入H2O2的目的，把Fe2＋氧化成Fe3＋，根据过程III，除去Fe3＋且不让Cu2＋作为沉淀析出，pH应控制在4.0～5.4之间；（5）A、H2O2作氧化剂，被还原成H2O，H2O对环境无影响，因此H2O2是绿色氧化剂，故正确；B、如果调节pH到9.6，这样Cu(OH)2就会变成沉淀沉降出来了，达不到实验目的，故错误；C、调节pH不能引入新杂质，所加过量药品必须容易除去，因此可以加入氢氧化铜或氧化铜，故正确；D、根据过程III，当pH>4时，Fe以Fe(OH)3形式完全沉淀出来，因此溶液中一定不能大量存在Fe3＋，故正确。

考点：考查元素及其化合物的性质、化学计算、溶度积等知识。