Question

【题目】经多年勘测，2018年11月23日省自然资源厅发布消息称在皖江地区发现特大铜矿床，具有重大实际意义。以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有少量PbS、Al2O3、SiO2)为原料制取胆矾的流程如图：

已知：常温下Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38, Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-33，Ksp[Cu(OH)2]=3.0×10-20。

（1）CuFeS2中硫元素的化合价为______，硫元素在周期表中的位置是______________。

写出上述流程中生成亚硫酸铵的离子方程式：____________。

（2）最适合的试剂A是________（写化学式）溶液，固体2的成份为PbSO4和_______。当试剂A的浓度为6mol·L-1时 ，“浸出”实验中，铜的浸出率结果如图所示。所采用的最佳实验条件(温度、时间)为_______________。

（3）最适合的试剂B是_______(填序号)，最适合的试剂C是______（填序号），固体3的成份为_________________________。

a．Cl2 b．CuO c．酸性高锰酸钾溶液 d．NaOH e．H2O2 溶液 f．K2CO3

（4）操作1如在实验室中进行，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_______，操作2的步骤为_______________，_______________，过滤、洗涤。

（5）根据已知图像信息，请计算：当Fe3+完全沉淀时，溶液中Al3+理论最大浓度为______。

（提示：当离子浓度≤1×10-5mol·L时，认为该离子沉淀完全）

Answer 1

【答案】-2 第三周期ⅥA族 SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－） H2SO4 SiO2 90℃、2.5小时 e b CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3 漏斗 蒸发浓缩 冷却结晶 0.375mol/L

【解析】

（1）高温焙烧黄铜矿（氧气过量）生成二氧化硫气体，氧化铜，四氧化三铁；（2）根据强酸制弱酸原理，二氧化硫与碳酸铵反应生成亚硫酸铵和二氧化碳气体；（3）固体1中含有氧化铜、四氧化三铁、氧化铅、氧化铝、二氧化硅，因为要制取胆矾，所以试剂A应该是足量硫酸溶液，金属氧化物与酸反应生成盐和水，得到固体硫酸铅和二氧化硅，溶液1硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝的混合液，过滤分离固体和溶液；（4）溶液1中加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子，然后调节pH值，将铁离子，铝离子沉淀，因为不能掺入新的杂质所以氧化剂选择双氧水，氧化铜调节pH值，过滤除掉沉淀。（5）将溶液2蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤、洗涤得到产品胆矾。

（1）根据化合物正负化合价代数和为零，确定CuFeS2中硫元素的化合价为-2，硫元素在周期表中的位置是第三周期ⅥA族，利用强酸制弱酸原理书写方程式，注意二氧化硫少量生成亚硫酸铵和碳酸氢铵，适量生成亚硫酸铵和二氧化碳，所以上述流程中生成亚硫酸铵的离子方程式为：SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－）；

答案：SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－）。

（2）因为要制取胆矾，最适合的试剂A是硫酸溶液，固体2的成份为PbSO4和二氧化硅。根据题干给出的图像可知当试剂A的浓度为6mol·L-1时 ，当90℃、2.5小时，“浸出”实验中，铜的浸出率几乎达到了100%，所以所采用的最佳实验条件(温度、时间)为90℃、2.5小时；

正确答案： H2SO4 SiO2 90℃、2.5小时

（3）溶液1到溶液2的过程中需要除掉铝离子、铁离子、亚铁离子，选择氧化剂先把亚铁离子氧化为铁离子，再调pH值，使铁离子、铝离子沉淀完全，因为除杂同时不可加入新的杂质，所以氧化剂选择双氧水，氧化铜调节pH；固体3为 CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3；

答案：e b CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3

（4）操作1过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，操作2制取胆矾，所以需要将溶液2蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤、洗涤得到产品胆矾；

答案：漏斗 蒸发浓缩 冷却结晶

（5）当离子浓度≤1×10-5mol·L时，认为该离子沉淀完全；当Fe3+完全沉淀时，==，因此=，c（Al3+）=0.375mol/L
答案：0.375mol/L