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

请回答下列问题：

（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）：

                                                    、

                                                    。

（3）步骤⑤中H₂O₂参加反应的离子方程式：                                     。

（4）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

（5）步骤⑦中用硫酸调节pH＝2～3的原因是                                   。

（6）步骤⑧的分离方法步骤是                                                。

Answer

（1）增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率

（2）2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑； Si＋2OH-＋H2O＝SiO32-＋2H2↑；

Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O； SiO2＋2OH-＝SiO32-＋H2O

（写出以上其中两个即可）

（3）2Fe2＋ ＋H2O2 ＋2H＋ ＝2Fe3＋ ＋2H2O

（4）C、D

（5）抑制Cu2＋的水解，也不会引入杂质

（6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，（洗涤、干燥）

【解析】

试题分析：（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，2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑；

Si＋2OH-＋H2O＝SiO32-＋2H2↑；Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，

故答案写出上述四个方程式中的任意两个即可。

（3）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： 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（4）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。

故答案为：C、D。

（5）铜离子为弱碱阳离子能水解，水解方程式为：Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+，加热蒸发浓缩时会促进水解，加入硫酸，增大了H+离子浓度，会抑制铜离子水解。

故答案为：抑制Cu2+的水解，也不会引入杂质。

（6）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。

考点：金属的回收与环境、资源保护；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；铝、硅、铜单质及其重要化合物的主要性质。

【名师点睛】化学工业是历次考试题的重要组成部分，虽然完全考查设备的题型不是特别多，但是往往以工业流程为载体考查元素化合物知识，所以教材中的几个重要工业（工业生产中均有重要应用）的整体流程、主要设备、反应条件的选择等是我们学习的重要内容之一。需要关注的有：工业制硫酸、合成氨工业、硝酸工业、纯碱工业、氯碱工业、海水资源的综合利用及镁的冶炼、铝的冶炼、铜的精炼等。要求会正确书写相关的化学方程式，理解硫酸工业、合成氨工业条件的选择依据。物质的除杂与分离时选择试剂和方法的基本原则：①不增（不引入新的杂质）；②不减（不减少被提纯的物质）；③易分离（被提纯的物质与杂质易分离）；④易复原（被提纯的物质易复原）。