Question

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：

过程Ⅰ：

过程Ⅱ：

（1）废Cu粉中一定含有的杂质是___________________(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：

①_______________________________________；

③_______________________________________；

（3）综合过程Ⅰ、II，计算该9.4g废Cu粉中，m(SiO₂)=_________，m(Cu)= _________；

Answer

（1）Fe2O3、SiO2（2）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ SiO2+2OH-=SiO32-+H2O、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O （3）3g 3.2g

【解析】

试题分析：过程Ⅰ：工业废Cu粉(杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种)，由图1可知，9.4gCu粉和过量稀硫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；（1）根据上面的分析，废Cu粉中一定含有的杂质是 Fe2O3、SiO2；（2）过程①中可能发生反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；过程③中可能发生反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；（3）过程Ⅱ：由图可知，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；6.4g固体与过量的稀硫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+，总反应为Fe2O3+6H++Cu═2Fe2++Cu2++3H2O，根据该反应可知，参加反应的，未溶解的1.92g固体为铜，由第一个流程可知二氧化硅的质量为3.0g，第二个流程中9.4gX与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4g不溶物，固体质量减少3g，则原固体中只含有SiO2，没有Al2O3，

则Fe2O3、Cu一共6.4g，设Fe2O3为xmol，Cu为ymol，

则160x+64y=6.4

Fe2O3+6H++Cu═2Fe2++Cu2++3H2O，

xmol xmol 2xmol xmol

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，答案为m(SiO2)=3g，m(Cu)= 3.2g。

【考点定位】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

【名师点晴】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；过程Ⅰ：工业废Cu粉(杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种)，由图1可知，9.4gCu粉和过量稀硫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，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；过程Ⅱ：由图可知，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；6.4g固体与过量的稀硫酸反应得到蓝色溶液，蓝色溶液中存在铜离子，说明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+，1.92g固体为铜，以此来解答。