Question

（10分）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）分别写出过程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             （化为最简单整数比）。

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分） （2）SiO2+2OH－SiO32－+H2O （2分）

（3）m （Cu）∶m（Fe2O3）∶m（SiO2）=16∶16∶15（2分） （4）4.0≤pH＜5.4 （2分）

（5）ACD （2分，全对2分，漏一个扣1分，有错选得0分）

【解析】

试题分析：（1） 废Cu粉中加入足量稀硫酸，仍然有固体剩余，说明含有二氧化硅，因为二氧化硅和硫酸不反应。所得溶于显蓝色，但铜和稀硫酸不反应，这说明一定含有氧化铁。氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁能溶解铜；（2）根据（1）可知反应②是二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应，离子方程式为SiO2+2OH－SiO32－+H2O；（3）根据反应②可知，二氧化硅的质量是4.92g－1.92g＝3.00g。这说明在4.92g固体还含有为溶解的1.92g铜。根据反应③④可知，氧化铁和氧化铁反应的铜的质量共计是6.4g－1.92g＝4.48g。根据方程式可知Fe2O3～Cu，所以二者的物质的量是4.48g÷224g/mol＝0.02mol，所以铜的总的物质的量是0.02mol＋1.92g÷64g/mol＝0.05mol。因此原混合物中铜是0.05mol×64g/mol＝3.2g，氧化铁是0.02mol×160g/mol＝3.2g，所以工业废Cu粉中各成分的质量之比是m （Cu）∶m（Fe2O3）∶m（SiO2）=3.2∶3.2∶3=16∶16∶15；（4）调节pH的目的是沉淀氢氧化铁，但不能沉淀氢氧化铜，所以根据沉淀的pH可知，范围应该是4.0≤pH＜5.4；（5）根据数据可知，如果要沉淀氢氧化亚铁，则氢氧化铜一定生成沉淀，所以选项B是错误的，其余都是正确的，答案选ACD。

【考点定位】物质的制备实验与设计，涉及离子反应、混合物的分离与提纯及化学计算。