Question

（16分）工業上需要利用一批回收的含銅廢料制造膽礬（CuSO₄·5H₂O）。該廢料中各種成份含量如下：Cu和CuO約占87%，其它為Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，還有少量的難溶物質。工藝流程為：

部分金屬陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的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

回答：

（1）步驟①中為什么要將含銅廢料研磨成粉狀？

                                                                   。

（2）步驟②中的離子方程式（寫出2個即可）：

                               、                                     。

步驟⑤中H₂O₂參加反應的離子方程式：                                   。

（3）步驟⑥中調節溶液pH時適宜的物質是                （填序號）；

A．NaOH     B．氨水    C．Cu₂(OH)₂CO₃    D．Cu(OH)₂      E．MgCO₃

步驟⑥中濾渣成份的化學式                              。

（4）步驟⑦中用硫酸調節pH＝2～3的原因是                                     。

步驟⑧的分離方法是                                                       。

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）增大固體反應物的表面積，增大化學反應的速率。（2分）

（2）2Al＋2OH^－＋2H₂O＝2AlO₂^－＋3H₂↑；   Si＋2NaOH＋H₂O＝Na₂SiO₃＋2H₂↑；

Al₂O₃＋2OH^－＝2AlO₂^－＋H₂O；         SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O 。

（每寫出其中1個給2分，共4分，沒氣體符號扣1分，未配平0分）

2Fe^2＋ ＋H₂O₂ ＋2H^＋ ＝2Fe^3＋ ＋2H₂O      （2分）

（3）C、D     （2分）   Fe(OH)₃    （1分）

（4）加熱蒸發濃縮時會導致Cu^2＋發生水解生成Cu(OH)₂，用硫酸調節pH＝2～3是為了抑制Cu^2＋的水解，也不會引入雜質。   （2分）     蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾。 （3分）

【解析】（1）將含銅廢料研磨成粉狀，可以）增大固體反應物的表面積，增大化學反應的速率。

（2）廢料中能和氫氧化鈉反應的是鋁、硅、氧化鋁和二氧化硅，所以方程式為2Al＋2OH^－＋2H₂O＝2AlO₂^－＋3H₂↑、Si＋2NaOH＋H₂O＝Na₂SiO₃＋2H₂↑、Al₂O₃＋2OH^－＝2AlO₂^－＋H₂O、SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O。雙氧水的目的是氧化混合液中的亞鐵離子，生成鐵離子，以形成氫氧化鐵沉淀而除去，所以方程式為2Fe^2＋ ＋H₂O₂ ＋2H^＋ ＝2Fe^3＋ ＋2H₂O。

（3）用于既要調節溶液的pH，又不能引入雜質，所以應該選擇CD。通過控制溶液的pH以形成氫氧化鐵沉淀，即步驟⑥中濾渣成份的化學式Fe(OH)₃  。

（4）由于溶液中銅離子水解顯酸性，加熱蒸發濃縮時會導致Cu^2＋發生水解生成Cu(OH)₂，所以用硫酸調節pH＝2～3是為了抑制Cu^2＋的水解，且也不會引入雜質。要從溶液中分離得到硫酸銅晶體，可以通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾即可。