Question

【題目】某科研小組探究工業廢Cu粉（雜質可能含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一種或幾種）的組成并制備少量CuSO45H2O，實現廢物綜合利用．他們進行了兩組實驗，過程如下：
（1）廢Cu粉中一定含有的雜質是（填化學式）；
（2）寫出過程①③中可能發生的所有反應的離子方程式：①；
③；
（3）綜合過程Ⅰ、II，計算該9.4g廢Cu粉中，m（SiO2）= ， m（Cu）= ．

Answer 1

【答案】
（1）SiO2、Fe2O3
（2）Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O
（3）3.0g；3.2g
【解析】解：由過程Ⅰ可知，9.4gX和過量鹽酸反應生成藍色溶液，所以是銅離子的顏色，但是金屬Cu和鹽酸不反應，所以一定含有氧化鐵，和鹽酸反應生成的三價鐵離子可以和金屬銅反應，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應，4.92g固體和氫氧化鈉反應后，固體質量減少了3.0g，所以該固體為二氧化硅，質量為3.0g，涉及的反應有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu與NaOH不反應，1.92g固體只含Cu；由過程Ⅱ可知，9.4gX與過量的氫氧化鈉溶液反應后得到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；6.4g固體與過量的鹽酸反應得到藍色溶液，藍色溶液中存在銅離子，發生了反應：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ， 說明溶液中一定存在Fe2+、H+、Cu2+ ， 1.92g固體為銅，所以沒有Fe3+ ， （1）由過程Ⅰ可知含有SiO2 ， 由過程Ⅱ可知含有Fe2O3 ， 所以答案是：SiO2、Fe2O3；（2）由I可知X中一定存在的是Cu、Fe2O3、Al2O3 ， 離子方程式分別為Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ， ③涉及反應有SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO +H2O，所以答案是：Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+；SiO2+2OH﹣═SiO +H2O、Al2O3+2OH﹣=2AlO +H2O；（3）通過以上分析可知，二氧化硅質量為3.0g，則Fe2O3、Cu一共6.4g，設Fe2O3為xmol，Cu為ymol， 則160x+64y=6.4
Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+ ，
xmol 2xmol xmol 2xmol
則反應剩余的Cu為：（y﹣x）mol×64g/mol=1.92g，
解得：x=0.02，y=0.05，
則Fe2O3的質量為0.02mol×160g/mol=3.2g，
Cu的質量為0.05mol×64g/mol=3.2g，
所以答案是：3.0g；3.2g．