Question

【題目】硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態為CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O，同時含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等雜質。以其為原料制取硫酸銅的工藝流程如圖：

（1）完成步驟①中稀硫酸與CuSiO3·2H2O反應的化學方程式：

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

（2）步驟②調節溶液pH，可以選用的試劑是______。

A．CuO

B．Fe2O3

C．Al2O3

D．Cu(OH)2

（3）有關氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氫氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7

步驟②中，調節pH=4時，所得濾渣B的成分的化學式為_____，濾液B中除Cu2+外, 還含有的金屬陽離子是_______。

（4）將濾液B通過________、_______，過濾等操作可得到硫酸銅晶體。

（5）測定硫酸銅晶體結晶水的含量時，應將其放入______中灼燒。加熱失水后，若在空氣中冷卻稱量，測定結果____(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】H4SiO4 將Fe2+氧化成Fe3+ AD Fe(OH)3 、Al(OH)3 Al3 蒸發濃縮 冷卻結晶 坩堝 偏低

【解析】

由流程可知，礦石經稀硫酸溶解、雙氧水氧化后，得到硫酸銅、硫酸鋁和硫酸鐵的混合溶液，調節溶液的pH使鐵離子全部沉淀，鋁離子只有部分沉淀，最后對濾液進行蒸發濃縮、降溫結晶得到硫酸銅晶體。

（1）利用質量守恒定律，可以判斷未知物是原硅酸，利用觀察法配平反應方程式為：CuSiO32H2O+H2SO4＝CuSO4+H4SiO4+H2O；雙氧水具有氧化性，能把亞鐵離子氧化成鐵離子；

（2）由于濾液A顯示酸性，加入的試劑能夠中和溶液中的氫離子，還不能引進新的雜質，所以應該選用氧化銅或氫氧化銅，故選AD；

（3）有表中數據可知，pH＝4時，三價鐵離子完全生成了氫氧化鐵沉淀，而鋁離子也開始形成氫氧化鋁沉淀，所以所得濾渣B的成分的化學式為Fe(OH)3、Al(OH)3；由于鋁離子完全沉淀需要的pH是5.2，所以鋁離子沒有完全沉淀，因此濾液B中除Cu2+外, 還含有的金屬陽離子是Al3+；

（4）濾液B中除Cu2+外, 還含有Al3+，為了獲得純度較高的硫酸銅晶體，不能直接對濾液進行蒸發結晶，可以通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到晶體；

（5）固體灼燒一般在坩堝中完成；若是在空中冷卻后稱量，硫酸銅具有吸水性，導致稱量的剩余固體質量偏大，計算出結晶水的質量偏小，結果偏低。