Question

【題目】以某含銅礦石[主要成分是FeCuSi3O13(OH)4，含少量SiO2、CaCO3]為原料制備CuSO4·5H2O的流程如下：

已知相關試劑成分和價格如下表所示：

請回答下列問題：

（1）含銅礦石粉碎的目的是_______。

（2）酸浸后的溶液中除了Cu2+外，還含有的金屬陽離子是_______。

（3）固體1溶于NaOH溶液的離子方程式為__________。

（4）結合題中信息可知：所選用的試劑1的名稱為_______；加入該試劑時，發生反應的離子方程式為_________。

（5）試劑2 可以選擇下列物成中的______。濾渣2中一定含有的物質為______(填化學式）。

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

（6）CuSO4·5H2O用于電解精煉銅時，導線中通過9.632×103C的電量，測得陽極溶解的銅為16.0g。而電解質溶液（原溶液為1 L）中恰好無CuSO4，則理論上陰極質量增加_____g，原電解液中CuSO4的濃度為__ 。已知一個電子的電量為1.6×10-19C）

Answer 1

【答案】 提高含銅礦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】礦石粉碎后與足量稀硫酸反應鐵、銅均轉化為硫酸鹽，二氧化硅和碳酸鈣變為濾渣1，二者在高溫下反應轉化為硅酸鈣；要得到硫酸銅晶體需要除去溶液中的亞鐵離子，利用亞鐵離子的還原性加入氧化劑轉化為鐵離子，通過調節pH轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾即得到硫酸銅溶液，據此分析解答。

（1）含銅礦石粉碎可以增大反應物的接觸面積，加快反應速率，即目的是提高含銅礦石的利用率及酸浸效率；（2）根據正負價代數和為0可知FeCuSi3O6(OH)4中鐵元素的化合價是＋2價，因此酸浸后的溶液中除了Cu2+外，還含有的金屬陽離子是Fe2+；（3）固體1中含有二氧化硅，溶于NaOH溶液的離子方程式為SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；（4）結合題中信息可知漂液的價格最經濟，因此所選用的試劑1的名稱為漂液，加入該試劑時根據電子得失守恒和原子守恒可知發生反應的離子方程式為ClO-+2Fe2++2H+=Cl-+2Fe3++H2O；（5）試劑2是為了調節pH沉淀鐵離子，得到純凈的硫酸銅溶液，因此可以選擇氧化銅或氫氧化銅，答案選BC；濾渣2中一定含有的物質為Fe(OH)3；（6）通過電子的個數是9.632×104C÷1.6×10-19C＝6.02×1023，物質的量是1mol。根據Cu2＋＋2e－＝Cu可知理論上陰極質量增加。陽極溶解的銅是16g÷64g/mol＝0.25mol，所以溶液中硫酸銅的物質的量是0.5mol-0.25mol=0.25mol，則濃度是0.25mol÷1L＝0.25mol/L。