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【题目】硅孔雀石是一种含铜矿石,含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O,同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图:

(1)完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O反应的化学方程式:

CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4+_______+H2O;双氧水的作用是_________________。

(2)步骤②调节溶液pH,可以选用的试剂是______。

A.CuO

B.Fe2O3

C.Al2O3

D.Cu(OH)2

(3)有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氢氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cu(OH)2

开始沉淀的pH

3.3

1.5

6.5

4.2

沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.7

6.7

步骤②中,调节pH=4时,所得滤渣B的成分的化学式为_____,滤液B中除Cu2+外, 还含有的金属阳离子是_______。

(4)将滤液B通过________、_______,过滤等操作可得到硫酸铜晶体。

(5)测定硫酸铜晶体结晶水的含量时,应将其放入______中灼烧。加热失水后,若在空气中冷却称量,测定结果____(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

【答案】H4SiO4 将Fe2+氧化成Fe3+ AD Fe(OH)3 、Al(OH)3 Al3 蒸发浓缩 冷却结晶 坩埚 偏低

【解析】

由流程可知,矿石经稀硫酸溶解、双氧水氧化后,得到硫酸铜、硫酸铝和硫酸铁的混合溶液,调节溶液的pH使铁离子全部沉淀,铝离子只有部分沉淀,最后对滤液进行蒸发浓缩、降温结晶得到硫酸铜晶体。

(1)利用质量守恒定律,可以判断未知物是原硅酸,利用观察法配平反应方程式为:CuSiO32H2O+H2SO4=CuSO4+H4SiO4+H2O;双氧水具有氧化性,能把亚铁离子氧化成铁离子;

(2)由于滤液A显示酸性,加入的试剂能够中和溶液中的氢离子,还不能引进新的杂质,所以应该选用氧化铜或氢氧化铜,故选AD;

(3)有表中数据可知,pH=4时,三价铁离子完全生成了氢氧化铁沉淀,而铝离子也开始形成氢氧化铝沉淀,所以所得滤渣B的成分的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3;由于铝离子完全沉淀需要的pH是5.2,所以铝离子没有完全沉淀,因此滤液B中除Cu2+外, 还含有的金属阳离子是Al3+;

(4)滤液B中除Cu2+外, 还含有Al3+,为了获得纯度较高的硫酸铜晶体,不能直接对滤液进行蒸发结晶,可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到晶体;

(5)固体灼烧一般在坩埚中完成;若是在空中冷却后称量,硫酸铜具有吸水性,导致称量的剩余固体质量偏大,计算出结晶水的质量偏小,结果偏低。

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