Question

工業(yè)上用某礦渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取銅的操作流程如下：

已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O

沉淀物	Cu（OH）2	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開(kāi)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

（1）反應(yīng)I中如果Cu₂O與Fe₂O₃之間恰好完全反應(yīng)，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

（2）用NaClO調(diào)pH=x是此工藝流程中的最佳選擇．
①選擇NaClO的理由是：

 

②生成沉淀B的同時(shí)生成一種具有漂白作用的物質(zhì)，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式為：

 

（3）測(cè)定pH=y的儀器是

 

（4）如果某次測(cè)定pH=y的操作失誤，將適量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1CuSO₄溶液中，致使溶液中Cu²⁺濃度降至原來(lái)的百分之一，則溶液的pH為

 

．（已知常溫下，Cu（OH）₂的溶度積常數(shù)Ksp=2×10^-20）
（5）電解初期陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：礦渣加入稀硫酸氧化亞銅、氧化鋁、氧化鐵溶解，二氧化硅不溶所以固體混合物是不溶于稀硫酸的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于單質(zhì)銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應(yīng)方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，濾液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，加入NaClO具有氧化性，氧化亞鐵離子為鐵離子，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子沉淀完全，根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鋁開(kāi)始沉淀和沉淀結(jié)束的PH關(guān)系，x范圍是：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀氫氧化鐵；y范圍是：5.2≤pH＜5.4，沉淀氫氧化鋁；最后得到氯化銅、硫酸銅溶液，電解法獲取Cu時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸鈉中的次氯酸根結(jié)合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調(diào)節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應(yīng)ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達(dá)到調(diào)節(jié)pH的目的；溶液顯示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根結(jié)合酸溶液中的氫離子；生成一種具有漂白作用的物質(zhì)是次氯酸．

解答： 解：礦渣加入稀硫酸氧化亞銅、氧化鋁、氧化鐵溶解，二氧化硅不溶所以固體混合物是不溶于稀硫酸的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于單質(zhì)銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應(yīng)方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，濾液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，加入NaClO具有氧化性，氧化亞鐵離子為鐵離子，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子、鋁離子沉淀完全，根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鋁開(kāi)始沉淀和沉淀結(jié)束的PH關(guān)系，x范圍目的是沉淀氫氧化鐵；y范圍目的是沉淀氫氧化鋁；最后得到氯化銅、硫酸銅溶液，電解法獲取Cu時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸鈉中的次氯酸根結(jié)合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調(diào)節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應(yīng)ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達(dá)到調(diào)節(jié)pH的目的；溶液顯示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根結(jié)合酸溶液中的氫離子；生成一種具有漂白作用的物質(zhì)是次氯酸；
（1）反應(yīng)I中如果Cu₂O與Fe₂O₃之間恰好發(fā)生氧化還原反應(yīng)硫酸溶液中生成硫酸銅、硫酸亞鐵、水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂O+Fe₂O₃+4H₂SO₄=2CuSO₄+2FeSO₄+4H₂O，故答案為：Cu₂O+Fe₂O₃+4H₂SO₄=2CuSO₄+2FeSO₄+4H₂O；
（2）①次氯酸鈉中的次氯酸根結(jié)合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調(diào)節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應(yīng)ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達(dá)到調(diào)節(jié)pH的目的；
故答案為：NaClO由于發(fā)生反應(yīng)ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗了氫離子，溶液PH升高，ClO-具有氧化性可以氧化亞鐵離子為鐵離子；
②根據(jù)氫氧化鐵和氫氧化鋁開(kāi)始沉淀和沉淀結(jié)束的PH關(guān)系，x范圍目的是沉淀氫氧化鐵；y范圍目的是沉淀氫氧化鋁，生成沉淀B為氫氧化鐵，同時(shí)生成一種具有漂白作用的物質(zhì)為次氯酸，反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO，
故答案為：2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO；
（3）由表格中pH的數(shù)值可知，pH測(cè)定較準(zhǔn)確，則測(cè)定的儀器為pH計(jì)，故答案為：pH計(jì)；
（4）如果某次測(cè)定pH=y的操作失誤，將適量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1CuSO₄溶液中，致使溶液中Cu²⁺濃度降至原來(lái)的百分之一，c（Cu²⁺）=2×10^-4mol/L依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算得到氫氧根離子濃度得到溶液PH，常溫下，Cu（OH）₂的溶度積常數(shù)Ksp=c（Cu²⁺）c²（OH^-）=2×10^-20，c（OH）=

2×10-20 2×10-4

=10^-8mol/L；c（H⁺）=

10-14

10-8

=10^-6mol/L，pH=6，故答案為：6；
（5）電解法獲取Cu時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬回收和環(huán)境保護(hù)方法，流程分析判斷和物質(zhì)性質(zhì)分析，掌握物質(zhì)性質(zhì)和題干信息是關(guān)鍵，題目難度中等．