Question

16．近年来，硫化铜矿的湿法冶炼已经取得很大的进展．现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的湿法冶炼法，其工艺流程如1图所示：

温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图（如图2-图5所示）

（1）根据实验以及工业生产的实际要求，从图2-图5中得出的最佳工艺条件为（从下表中选出序号）A．

	反应温度/℃	固液比	c（Cl-）/mol•L-1	反应时间/h
A	95	1：5.5	0.8	6
B	100	1：5.5	0.7	7
C	110	1：6	0.9	8

（2）上述流程从溶液中得到纯净的FeSO₄•7H₂O晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用冰水洗涤、用乙醇淋洗、干燥．用乙醇淋洗的目的是：由于乙醇易挥发，晶体容易干燥．
（3）副产品FeSO₄•7H₂O样品的纯度可用滴定法进行测定，实验步骤如下：
步骤1：称取5.800g绿矾产品，经溶解、定容等步骤准确配制250mL溶液．
步骤2：从上述容量瓶中量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，
步骤3：用硫酸酸化的0.0100mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，记录消耗KMnO₄溶液体积
步骤4：重复步骤2、步骤3一至两次．
①步骤1中用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管和250mL容量瓶，步骤2量取溶液所用仪器是酸式滴定管．
②写出步骤3反应的离子方程式5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O：
③数据处理：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00mL	0.02	40.01
2	25.00mL	0.70	40.71
3	25.00mL	0.20	39.20

计算上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为95.86%．
④不考虑操作误差，用上述方法测定的样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低（填偏低、偏高或无影响）．

Answer 1

分析 （1）依据图象分析曲线变化特征和变化过程，图标数据分析判断反应所需的条件；
（2）CuSO₄•5H₂O受热易失水，故从溶液中得到晶体的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，又因为FeSO₄•7H₂O晶体溶于水故先用冰水洗涤，再用乙醇洗涤，不仅洗涤晶体表面的水和杂质，还可以减少晶体损失；
（3）①根据配制一定物质的量浓度溶液判断所需的仪器，准确量取25.00mL待测FeSO₄•7H₂O溶液，需用酸式滴定管；
②亚铁离子被高锰酸根氧化成铁离子，高锰酸根被还原成锰离子；
③根据表中数据，滴定用去标准液体积为$\frac{39.9+40.1+39}{3}$mL=39.7mL，根据高锰酸钾的物质的量，利用电子得失守恒可求得FeSO₄•7H₂O的质量，根据$\frac{FeSO{\;}_{4}•7{{H}_{2}}_{\;}O的质量}{样品质量}$×100%求得质量分数；
④由于FeSO₄•7H₂O能被空气中的氧气部分氧化，所以滴定时用去的高锰酸钾溶液的体积偏小，据此分析．

解答 解：（1）从图2可以看出，铜的浸出率随反应温度升高二增大，在为的达到95°C后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但温度过高能耗增加，由此可知适应的反应温度为95°C，图3可以看出：固液比大于1：5时，铜的浸出率随固液比的增大而有所减小；固液比小于1：5时铜的浸出率随固液比的减小而有所下降，因此适宜的固液比为1：5；从图4可以看出铜的浸出率随反应时间增大而增大，但在反应时间超出6h后，随反应时间的延长铜的浸出率增大的很缓慢，同时反应时间过长，即增加能耗，有降低设备利用率，故适宜的反应时间6h；从图5看出加入氯离子能改变铜的浸出效果，但氯离子浓度超过0.8mol/L，时铜的浸出率随氯离子浓度增加反而减小，故适宜的氯离子浓度维持在0.8mol/L；
故答案为：A；
（2）CuSO₄•5H₂O受热易失水，故从溶液中得到晶体的操作应是蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤，又因为FeSO₄•7H₂O晶体溶于水故先用冰水洗涤，需要用乙醇洗涤，不仅洗涤晶体表面的水和杂质，还可以减少晶体损失，
故答案为：用冰水洗涤；由于乙醇易挥发，晶体容易干燥；
（3）①配制250mL一定物质的量浓度溶液，需要用250mL容量瓶，准确量取25.00mL待测FeSO₄•7H₂O溶液，需用酸式滴定管，
故答案为：250mL容量瓶；酸式滴定管；
②亚铁离子被高锰酸根氧化成铁离子，高锰酸根被还原成锰离子，反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
③根据表中数据，第三次所得数据偏差较大，舍去，所以滴定用去标准液体积为$\frac{39.9+40.1}{2}$mL=40mL，所以用去高锰酸钾的物质的量为40mL×0.0100mol/L=4.0×10^-4mol，利用电子得失守恒，得关系式5Fe²⁺～MnO^-₄，FeSO₄•7H₂O的质量为5×4.0×10^-4×278g=0.556g，所以FeSO₄•7H₂O的质量分数=$\frac{FeSO{\;}_{4}•7{{H}_{2}}_{\;}O的质量}{样品质量}$×100%=$\frac{0.556×\frac{250}{25}}{5.8}$×100%=95.86%，
故答案为：95.86%；
④由于FeSO₄•7H₂O能被空气中的氧气部分氧化，所以滴定时用去的高锰酸钾溶液的体积偏小，通过计算得到的FeSO₄•7H₂O质量偏小，所以测定的样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低，
故答案为：偏低．

点评 本题考查化学工艺流程、物质的分离提纯、氧化还原滴定应用、溶液配制等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，难度中等．