Question

1．某科研小組探究工業(yè)廢Cu粉（雜質(zhì)可能含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中的一種或幾種）的組成并制備少量CuSO₄•5H₂O，實(shí)現(xiàn)廢物綜合利用．他們進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)，過(guò)程如下：

（1）廢Cu粉中一定含有的雜質(zhì)是SiO₂、Fe₂O₃（填化學(xué)式）；
（2）寫(xiě)出過(guò)程①③中可能發(fā)生的所有反應(yīng)的離子方程式：
①Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
③SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）綜合過(guò)程Ⅰ、II，計(jì)算該9.4g廢Cu粉中，m（SiO₂）=3.0g，m（Cu）=3.2g．

Answer 1

分析 由過(guò)程Ⅰ可知，9.4gX和過(guò)量鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，所以是銅離子的顏色，但是金屬Cu和鹽酸不反應(yīng)，所以一定含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價(jià)鐵離子可以和金屬銅反應(yīng)，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應(yīng)，4.92g固體和氫氧化鈉反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少了3.0g，所以該固體為二氧化硅，質(zhì)量為3.0g，涉及的反應(yīng)有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，又Cu與NaOH不反應(yīng)，1.92g固體只含Cu；
由過(guò)程Ⅱ可知，9.4gX與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到6.4g不溶物，固體部分溶解，原固體中至少含有Al₂O₃、SiO₂的一種物質(zhì)，而二氧化硅為3.0g，則不含Al₂O₃；6.4g固體與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液，藍(lán)色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，說(shuō)明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒(méi)有Fe³⁺，以此來(lái)解答．

解答 解：由過(guò)程Ⅰ可知，9.4gX和過(guò)量鹽酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，所以是銅離子的顏色，但是金屬Cu和鹽酸不反應(yīng)，所以一定含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價(jià)鐵離子可以和金屬銅反應(yīng)，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應(yīng)，4.92g固體和氫氧化鈉反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少了3.0g，所以該固體為二氧化硅，質(zhì)量為3.0g，涉及的反應(yīng)有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺、SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，又Cu與NaOH不反應(yīng)，1.92g固體只含Cu；
由過(guò)程Ⅱ可知，9.4gX與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到6.4g不溶物，固體部分溶解，原固體中至少含有Al₂O₃、SiO₂的一種物質(zhì)，而二氧化硅為3.0g，則不含Al₂O₃；6.4g固體與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)得到藍(lán)色溶液，藍(lán)色溶液中存在銅離子，發(fā)生了反應(yīng)：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，說(shuō)明溶液中一定存在Fe²⁺、H⁺、Cu²⁺，1.92g固體為銅，所以沒(méi)有Fe³⁺，
（1）由過(guò)程Ⅰ可知含有SiO₂，由過(guò)程Ⅱ可知含有Fe₂O₃，故答案為：SiO₂、Fe₂O₃；
（2）由I可知X中一定存在的是Cu、Fe₂O₃，離子方程式分別為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，③涉及反應(yīng)有SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O、
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）通過(guò)以上分析可知，二氧化硅質(zhì)量為3.0g，則Fe₂O₃、Cu一共6.4g，設(shè)Fe₂O₃為xmol，Cu為ymol，
則160x+64y=6.4
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，
xmol 2xmol xmol 2xmol
則反應(yīng)剩余的Cu為：（y-x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
則Fe₂O₃的質(zhì)量為0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：3.0g；3.2g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離提純的綜合應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，注意掌握檢驗(yàn)未知物的常用方法，能夠根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷存在的物質(zhì)，注意合理分析題中數(shù)據(jù)，根據(jù)題中數(shù)據(jù)及反應(yīng)方程式計(jì)算出銅和氧化鐵的質(zhì)量，題目難度中等．