Question

以某含铜矿石[主要成分是FeCuSi₃O₁₃(OH)₄，含少量SiO₂、CaCO₃]为原料制备CuSO₄·5H₂O的流程如下：

已知相关试剂成分和价格如下表所示：

请回答下列问题：

（1）含铜矿石粉碎的目的是_______。

（2）酸浸后的溶液中除了Cu²⁺外，还含有的金属阳离子是_______。

（3）固体1溶于NaOH溶液的离子方程式为__________。

（4）结合题中信息可知：所选用的试剂1的名称为_______；加入该试剂时，发生反应的离子方程式为_________。

（5）试剂2 可以选择下列物成中的______。滤渣2中一定含有的物质为______(填化学式）。

A. Cu          B.CuO          C.Cu(OH)₂      D.Fe

（6）CuSO₄·5H₂O用于电解精炼铜时，导线中通过9.632×10³C的电量，测得阳极溶解的铜为16.0g。而电解质溶液（原溶液为1 L）中恰好无CuSO₄，则理论上阴极质量增加_____g，原电解液中CuSO₄的浓度为__ 。已知一个电子的电量为1.6×10^-19C）

Answer

提高含铜矿石的利用率及酸浸效率 Fe2+ SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 漂液 ClO-+2Fe2++2H+=Cl-+2Fe3++H2O BC Fe(OH)3 32.0 0.25mol/L

【解析】矿石粉碎后与足量稀硫酸反应铁、铜均转化为硫酸盐，二氧化硅和碳酸钙变为滤渣1，二者在高温下反应转化为硅酸钙；要得到硫酸铜晶体需要除去溶液中的亚铁离子，利用亚铁离子的还原性加入氧化剂转化为铁离子，通过调节pH转化为氢氧化铁沉淀，过滤即得到硫酸铜溶液，据此分析解答。

（1）含铜矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率，即目的是提高含铜矿石的利用率及酸浸效率；（2）根据正负价代数和为0可知FeCuSi3O6(OH)4中铁元素的化合价是＋2价，因此酸浸后的溶液中除了Cu2+外，还含有的金属阳离子是Fe2+；（3）固体1中含有二氧化硅，溶于NaOH溶液的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；（4）结合题中信息可知漂液的价格最经济，因此所选用的试剂1的名称为漂液，加入该试剂时根据电子得失守恒和原子守恒可知发生反应的离子方程式为ClO-+2Fe2++2H+=Cl-+2Fe3++H2O；（5）试剂2是为了调节pH沉淀铁离子，得到纯净的硫酸铜溶液，因此可以选择氧化铜或氢氧化铜，答案选BC；滤渣2中一定含有的物质为Fe(OH)3；（6）通过电子的个数是9.632×104C÷1.6×10-19C＝6.02×1023，物质的量是1mol。根据Cu2＋＋2e－＝Cu可知理论上阴极质量增加。阳极溶解的铜是16g÷64g/mol＝0.25mol，所以溶液中硫酸铜的物质的量是0.5mol-0.25mol=0.25mol，则浓度是0.25mol÷1L＝0.25mol/L。