Question

4．对某含铜矿石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，FeCO₃】进行处理的流程如下：

已知：ⅰ．试剂价格：漂液（含25.2%NaClO）450元/吨，双氧水（含30%H₂O₂）2400元/吨．
ⅱ．溶液中离子浓度小于等于1.0×10^-5mol•L^-1时，认为该离子沉淀完全．
ⅲ.25℃时，金属离子生成氢氧化物时，开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示，

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Cu（OH）2	4.0	6.5

请回答：
（1）含铜矿石粉碎的目的为增大矿石与稀硫酸的接触面积，加快酸浸速率并使酸浸更充分，滤渣Ⅰ灼烧所得固体的用途为制备光导纤维、制备玻璃、生产硅单质等（任写一种）．
（2）操作Ⅰ所用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒．
（3）试剂1的名称为漂液，选择该试剂的理由为节约成本，所发生反应的离子方程式为ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O．
（4）加入试剂2，需调节溶液的pH的合理范围为3.7≤PH＜4.0，试剂2可以选择下列物质中的BC（填选项字母）．
A．Cu   B．CuO    C．Cu（OH）₂   D．Fe
（5）操作3包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、洗涤的方法为用玻璃棒引流向过滤器中加入冷水至浸没沉淀，待水自然流下，重复2-3次．
（6）25℃时，Cu（OH）₂ 的溶度积常数K_溶[Cu（OH）₂]=1.0×10^-20．

Answer 1

分析 某含铜矿石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，FeCO₃】粉碎后加入过滤稀硫酸酸浸过滤得到滤渣1和溶液1，其中滤渣1硅酸、二氧化硅，灼烧得到二氧化硅，溶液1中的亚铁离子需要加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，选择价钱较低的漂液，利用NaClO氧化亚铁离子，溶液2中加入试剂2调节溶液PH，但不能引入新的杂质，操作2过滤得到滤渣2和溶液3，溶液中为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）含铜矿石粉碎是增大接触面积加快反应速率，滤渣1为二氧化硅，依据二氧化硅的性质和用途分析；
（2）操作Ⅰ是过滤操作，依据过滤操作选择需要的仪器；
（3）选择价钱较低的漂液，利用NaClO氧化亚铁离子，反应为亚铁离子被次氯酸根离子在酸溶液中氧化生成铁离子；
（4）需调节溶液的pH的合理范围是保证铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，据此选择调节的溶液PH范围，试剂2和酸反应但不能引入新的杂质；
（5）溶液中得到溶质晶体的方法是通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥洗涤得到硫酸铜晶体，洗涤沉淀在过滤器中洗涤；
（6）由图可知，C（H⁺）=1×10^-5mol•L^-1，C（Cu²⁺）=1×10^-2mol•L^-1，根据K_SP（Cu（ OH ）₂）=C（Cu²⁺）×C²（OH^-）来解答；

解答 解：某含铜矿石【主要成分xCuCO₃•yCu（OH）₂•zCuSiO₃，含少量SiO₃，FeCO₃】粉碎后加入过滤稀硫酸酸浸过滤得到滤渣1和溶液1，其中滤渣1硅酸、二氧化硅，灼烧得到二氧化硅，溶液1中的亚铁离子需要加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，选择价钱较低的漂液，利用NaClO氧化亚铁离子，溶液2中加入试剂2调节溶液PH，但不能引入新的杂质，操作2过滤得到滤渣2和溶液3，溶液中为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥洗涤得到硫酸铜晶体，
（1）含铜矿石粉碎是增大接触面积加快反应速率，增大矿石与稀硫酸的接触面积，加快酸浸速率并使酸浸更充分，滤渣1为二氧化硅，依据二氧化硅的性质和用途分析，二氧化硅可以制备光导纤维、制备玻璃、生产硅单质等，
故答案为：增大矿石与稀硫酸的接触面积，加快酸浸速率并使酸浸更充分；制备光导纤维、制备玻璃、生产硅单质等；
（2）操作Ⅰ是过滤操作，依据过滤操作选择需要的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）试剂价格：漂液（含25.2%NaClO）450元/吨，双氧水（含30%H₂O₂）2400元/吨，选择价钱较低的漂液，利用NaClO氧化亚铁离子，节约成本，反应为亚铁离子被次氯酸根离子在酸溶液中氧化生成铁离子，反应的离子方程式为：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O，
故答案为：漂液；节约成本；ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；
（4）需调节溶液的pH的合理范围是保证铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，据此选择调节的溶液PH范围，试剂2和酸反应但不能引入新的杂质，选择B．CuO    C．Cu（OH）₂，A选项Cu不能和稀酸反应不能调节溶液PH，D选项Fe会引入亚铁离子杂质，所以也就图表数据分析可知需调节溶液的pH的合理范围为为：3.7≤PH＜4.0，
故答案为：3.7≤PH＜4.0；BC；
（5）溶液中得到溶质晶体的方法是通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥洗涤得到硫酸铜晶体，洗涤沉淀在过滤器中洗涤，洗涤的方法为：用玻璃棒引流向过滤器中加入冷水至浸没沉淀，待水自然流下，重复2-3次，
故答案为：冷却结晶、过滤；用玻璃棒引流向过滤器中加入冷水至浸没沉淀，待水自然流下，重复2-3次；
（6）由图可知，C（H⁺）=1×10^-6.5mol•L^-1，C（Cu²⁺）=1×10^-3mol•L^-1，
根据K_SP（Cu（ OH ）₂）=C（Cu²⁺）×C²（OH^-）=1×10^-5×（$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6.5}}$）²=1.0×10^-20，
故答案为：1.0×10^-20；

点评 本题考查了物质的分离提纯过程、氧化还原反应、溶度积的计算等知识点，题目难度中等，解答本题的关键是认真审题，分析流程判断产物，掌握基础是解题关键，题目难度中等．