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
（1）反應I中如果Cu₂O與Fe₂O₃之間恰好發(fā)生氧化還原反應，則反應的化學方程式為：

 

（2）用NaClO調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的同時生成一種具有漂白作用的物質，寫出該反應的離子方程式為：

 

（3）如果某次測定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）
（4）電解初期陽極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設計題

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，根據(jù)反應：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于單質銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應方程式：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，同時調節(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始沉淀和沉淀結束的PH關系，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，陰極發(fā)生還原反應：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽極發(fā)生氧化反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸鈉中的次氯酸根結合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達到調節(jié)pH的目的；溶液顯示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根結合酸溶液中的氫離子；生成一種具有漂白作用的物質是次氯酸．

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，根據(jù)反應：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于單質銅存在，鐵元素以Fe²⁺形式存在，反應方程式：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，同時調節(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始沉淀和沉淀結束的PH關系，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，陰極發(fā)生還原反應：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽極發(fā)生氧化反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸鈉中的次氯酸根結合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達到調節(jié)pH的目的；溶液顯示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根結合酸溶液中的氫離子；生成一種具有漂白作用的物質是次氯酸；
（1）反應I中如果Cu₂O與Fe₂O₃之間恰好發(fā)生氧化還原反應硫酸溶液中生成硫酸銅、硫酸亞鐵、和水，反應的化學方程式為：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合溶液中的氫離子，PH升高；NaClO能調節(jié)pH的主要原因是由于發(fā)生反應ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，從而達到調節(jié)pH的目的；
故答案為：NaClO由于發(fā)生反應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始沉淀和沉淀結束的PH關系，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，同時生成一種具有漂白作用的物質為次氯酸，反應的離子方程式2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO；
故答案為：2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO；
（3）如果某次測定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⁺濃度降至原來的百分之一，c（Cu²⁺）=2×10^-4mol/L依據(jù)溶度積常數(shù)計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；
（4）電解法獲取Cu時，陰極發(fā)生還原反應：Cu²⁺+2e^-=Cu；陽極發(fā)生氧化反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

點評：本題考查了金屬回收和環(huán)境保護方法，流程分析判斷和物質性質分析，掌握物質性質和題干信息是關鍵，題目難度中等．