Question

【题目】以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来，湿法炼铜有了新进展，科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，某工厂运用该原理生产铜和绿矾（FeSO4的晶体，含结晶水）。

回答下列问题：

（1）写出反应Ⅰ的化学反应方程式：__________________________；

（2）反应II中CuO的作用是_________________________；

（3）写出加入试剂b发生的反应离子方程式_________________________________________；

（4）欲从溶液中获得绿矾晶体，分离操作I应为___________________________；

（5）生产过程中，可循环使用的物质有__________________（写化学式）。

Answer 1

【答案】 4CuFeS2+2H2SO4+17O2=2Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O 调节溶液的pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉降除去 Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+ 蒸发浓缩，降温结晶，过滤 O2 H2SO4

【解析】运用湿法炼铜的同时制绿矾(FeSO47H2O)的工艺：将黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2)浸泡于稀硫酸细菌，通入氧气，数天后过滤，得到氧化成含Fe3+，Cu2+的溶液，加入过量CuO,促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀与铜离子分离，过滤得到固体A为氢氧化铁和过量的氧化铜，溶液为硫酸铜溶液，硫酸铜溶液电解生成铜、氧气和硫酸；氢氧化铁中加入试剂a为稀硫酸，用稀硫酸溶解，再用试剂b为铁粉还原可得滤液为硫酸亚铁溶液，再通过蒸发浓缩、隔绝降温结晶、过滤、洗涤、干燥得绿矾。

(1)反应Ⅰ中的反应物是CuFeS2、O2、H2SO4三种物质，生成物是硫酸铁、硫酸铜和水，根据奇偶法配平，所以方程式是：4CuFeS2+17O2+2H2SO4═2Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O；故答案为： 4CuFeS2+17O2+2H2SO4═2Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O；

(2)加入过量氧化铜调节溶液pH，使铁离子变成氢氧化铁沉淀，故答案为：调节混合溶液的pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉降除去；

(3)试剂b为铁粉，发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(4)获得的滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，最后得到绿矾，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；

(5)根据流程图，可循环使用的物质有O2、H2SO4，故答案为：O2、H2SO4。