Question

工业上用某矿渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取铜的操作流程如下：

已知：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
（1）反应I中如果Cu₂O与Fe₂O₃之间恰好发生氧化还原反应，则反应的化学方程式为：

 

（2）用NaClO调pH=x是此工艺流程中的最佳选择．
①选择NaClO的理由是：

 

②生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，写出该反应的离子方程式为：

 

（3）如果某次测定pH=y的操作失误，将适量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1CuSO₄溶液中，致使溶液中Cu²⁺浓度降至原来的百分之一，则溶液的pH为

 

．（已知常温下，Cu（OH）₂的溶度积常数Ksp=2×10^-20）
（4）电解初期阳极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：矿渣加入稀硫酸氧化亚铜、氧化铝、氧化铁溶解，二氧化硅不溶所以固体混合物是不溶于稀硫酸的物质，根据反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于单质铜存在，铁元素以Fe²⁺形式存在，反应方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，滤液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，加入NaClO具有氧化性，氧化亚铁离子为铁离子，同时调节溶液PH使铁离子、铝离子沉淀完全，根据氢氧化铁和氢氧化铝开始沉淀和沉淀结束的PH关系，x范围是：3.2≤pH＜4.0，目的是沉淀氢氧化铁；y范围是：5.2≤pH＜5.4，沉淀氢氧化铝；最后得到氯化铜、硫酸铜溶液，电解法获取Cu时，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu；阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸钠中的次氯酸根结合溶液中的氢离子，PH升高；NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的；溶液显示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根结合酸溶液中的氢离子；生成一种具有漂白作用的物质是次氯酸．

解答： 解：矿渣加入稀硫酸氧化亚铜、氧化铝、氧化铁溶解，二氧化硅不溶所以固体混合物是不溶于稀硫酸的物质，根据反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，得出A的成分是SiO₂、Cu；由于单质铜存在，铁元素以Fe²⁺形式存在，反应方程式：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，滤液中主要是Al³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，加入NaClO具有氧化性，氧化亚铁离子为铁离子，同时调节溶液PH使铁离子、铝离子沉淀完全，根据氢氧化铁和氢氧化铝开始沉淀和沉淀结束的PH关系，x范围目的是沉淀氢氧化铁；y范围目的是沉淀氢氧化铝；最后得到氯化铜、硫酸铜溶液，电解法获取Cu时，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu；阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；次氯酸钠中的次氯酸根结合溶液中的氢离子，PH升高；NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的；溶液显示酸性，次氯酸是弱酸，次氯酸根结合酸溶液中的氢离子；生成一种具有漂白作用的物质是次氯酸；
（1）反应I中如果Cu₂O与Fe₂O₃之间恰好发生氧化还原反应硫酸溶液中生成硫酸铜、硫酸亚铁、和水，反应的化学方程式为：Cu₂O+Fe₂O₃+4H₂SO₄=2CuSO₄+2FeSO₄+4H₂O；
故答案为：Cu₂O+Fe₂O₃+4H₂SO₄=2CuSO₄+2FeSO₄+4H₂O；
（2）①次氯酸钠中的次氯酸根结合溶液中的氢离子，PH升高；NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗H⁺，从而达到调节pH的目的；
故答案为：NaClO由于发生反应ClO^-+H⁺?HClO，ClO^-消耗了氢离子，溶液PH升高，ClO-具有氧化性可以氧化亚铁离子为铁离子；
②根据氢氧化铁和氢氧化铝开始沉淀和沉淀结束的PH关系，x范围目的是沉淀氢氧化铁；y范围目的是沉淀氢氧化铝，生成沉淀B为氢氧化铁，同时生成一种具有漂白作用的物质为次氯酸，反应的离子方程式2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO；
故答案为：2Fe²⁺+5ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4HClO；
（3）如果某次测定pH=y的操作失误，将适量NaOH溶液滴加到0.02mol?L^-1CuSO₄溶液中，致使溶液中Cu²⁺浓度降至原来的百分之一，c（Cu²⁺）=2×10^-4mol/L依据溶度积常数计算得到氢氧根离子浓度得到溶液PH，常温下，Cu（OH）₂的溶度积常数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；
故答案为：6；
（4）电解法获取Cu时，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu；阳极发生氧化反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

点评：本题考查了金属回收和环境保护方法，流程分析判断和物质性质分析，掌握物质性质和题干信息是关键，题目难度中等．