Question

工业上用矿渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）获取铜和胆矾的操作流程如下：

已知：①部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Cu(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀pH	5.4	4.0	1.1	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.2	8.8

②B、C均为单一沉淀

请回答下列问题：

（1）已知Cu₂O在酸性条件下发生自身氧化还原反应，写出离子反应方程式______________。

（2）为了加快反应I的速率，可以采取的措施是______________（写1点）。

（3）固体混合物A中的成分是__________________________。

（4）反应I完成后，铁元素的存在形式为_______________（填离子符号）；写出生成该离子的离子方程式___________________________________。

（5）x对应的数值范围是_______________________。用NaClO调pH，生成沉淀B的反应的离子方程式为____________________________________。

（6）已知：K_sp[Al(OH)₃]=1.1×10^-33，当调节溶液的pH为5时，c(Al³⁺)=_________ mol•L^-1

（7）洗涤CuSO₄·5H₂O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤．原因是___________________。

Answer

Cu2O + 2H+=Cu + Cu2++H2O 适当升高温度;不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度等 SiO2、Cu Fe2+ 2Fe3++Cu = Cu2++2Fe2+ 3.2≤pH<4.0 2 Fe2+ +ClO-+ 5H2O= 2Fe(OH)3↓+ Cl-+ 4H+ 1.1×10-6 CuSO4可溶于水，冰水可以减少CuSO4晶体的损失

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）Cu2O在酸性条件下发生歧化反应，Cu2O中Cu显＋1价，歧化反应是同一种元素化合价升高，且化合价降低，即离子反应方程式为Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O；（2）适当升高温度；不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度等；（3）根据反应I，Cu2O发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，Cu不与稀硫酸反应，SiO2属于酸性氧化物，不与稀硫酸反应，因此固体混合物A中含有成分是Cu和SiO2；（4）Fe2O3是碱性氧化物，与硫酸反应生成Fe3＋，Fe3＋具有强氧化性，与Cu发生：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，反应I后，铁元素以Fe2＋形式存在；（5）根据流程两次调节pH，第一次调节pH时，加入NaClO，利用NaClO的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节pH，使Fe(OH)3沉淀出来，因此x的范围是3.2≤pH<4.0 ；离子反应方程式为：2Fe2＋ +ClO－+ 5H2O= 2Fe(OH)3↓+ Cl－+ 4H＋ ；（6）此时溶液的c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－5=10－9mol·L－1，根据溶度积的定义，c(Al3＋)=Ksp/c3(OH－)=1.1×10－33/(10－9)3=1.1×10－6mol·L－1；（7）CuSO4可溶于水，冰水可以减少CuSO4晶体的损失。