Question

【题目】CuAlO2是重要化工品，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O（摩尔盐）是化学上常用的分析试剂。某小组以黄铜矿（主要成分是CuFeS2，含少量SiO2）为原料制备这两种化工品，流程如图：

已知：①几种氢氧化物的开始沉淀和完全沉淀的pH，如表所示。

	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀/pH	4.7	7.6	2.7
完全沉淀/pH	6.7	9.6	3.7

②4CuO+4Al(OH)34CuAlO2+6H2O+O2↑

回答下列问题：

（1）CuAlO2中铜的化合价为__；滤渣1的主要成分是__（填化学式）。

（2）反应物中铁元素被氧化的目的是__。

（3）提高这两种方案中“酸浸”反应速率都需要加热，但温度都不宜过高，其原因是__。

（4）在混酸法中，CuFeS2溶于混酸生成Cu2+，Fe3+，SO42-和一种无色气体，该气体遇空气迅速变为红棕色。写出CuFeS2与混酸反应的离子方程式__。

（5）评价上述流程，补充完整：

	优点	缺点
细菌法	①__	化学反应慢，需要时间长
混酸法	节省时间	②___

Answer 1

【答案】+1 SiO2 铁元素沉淀时，亚铁离子难与铜离子分离，三价铁离子易与铜离子分离 温度过高，细菌会失去活性，硝酸挥发和分解加快 3CuFeS2+17NO3-+20H+=3Cu2++3Fe3++6SO42-+17NO↑+10H2O 环保，不产生污染性气体 排放有毒NO气体

【解析】

在混酸法中，CuFeS2溶于混酸生成Cu2+，Fe3+，SO42-和一氧化氮，细菌法是CuFeS2与硫酸氧气反应生成硫酸铁，硫酸铜和水，铜铁矿中的二氧化硅不与酸反应，称为滤渣1，滤液中加入氧化铜，使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀，由于氢氧化铜和氢氧化亚铁沉淀时的pH比较接近，不易分离，滤液2中含有铜离子，加入硫酸铝和氢氧化钠后可以得到氢氧化铜和氢氧化铝的混合物，将氢氧化铜加热分解得到氧化铜，再与氢氧化铝在加热的条件下生成CuAlO2，制摩尔盐是将氢氧化铁加还原性酸生成硫酸亚铁，再加硫酸铵即可以得到摩尔盐。

(1)在CuAlO2中铝为+3价，氧为-2价，故铜为+1价。黄铜中的二氧化硅不溶于酸，滤渣1为二氧化硅。

(2)分析表格pH数据知，调节pH不能以Fe(OH)2形式分离Fe2+和Cu2+，容易以Fe(OH)3形式分离Fe3+和Cu2+；

(3)温度高，细菌会变性，失去催化活性，硝酸随温度升高而挥发性增强，分解速率加快，导致反应物浓度急剧降低，反应速率减慢；

(4)依题意，反应物是CuFeS2，HNO3和H2SO4，产物是Cu2+，Fe3+， NO，SO42-和H2O；(5)评价方案要从节能，环保，省时，成本等角度考虑，抓住关键点。显然，细菌催化法环保，但耗时多；混酸法省时，但产生NO，一氧化氮有毒；