Question

细菌冶金是一种新工艺，其能耗少、减少环境污染．称为“绿色冶金”。其原理：①氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸，反应式为2S+3O₂+2H₂O   2H₂SO₄，②氧化亚铁硫杆菌在上面产生的硫酸中能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁③细菌得到了所需要的能量，生成的硫酸铁可把FeS₂（黄铁矿）和Cu₂S（辉铜矿）等转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来，其化学过程是：

Fe₂S₂（黄铁矿）+7Fe₂(SO­₄)₃+8H₂O     15FeSO₄+ 8H₂SO₄

Cu₂S（辉铜矿）+2Fe­₂(SO₄)₂     2CuSO₄+4FeSO₄+S

（1）写出②反应的化学方程式：                                             。

（2）某实验小组，欲将硫酸铜和硫酸亚铁的酸性混合液分离出硫酸亚铁溶液．经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH如表2

物质	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
开始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

实验室有下列试剂可供选择A． H₂O₂    B．CaO  C．CuO   D．稀H₂SO₄   E．铁粉;   

实验经过滤后还需设计的实验操作步骤和目的是：

实验步骤	实验操作	实验操作的目的
步骤1
步骤2
步骤3]
步骤4	洗涤
步骤5		得到FeSO­4溶液

（3）若向CuSO₄、FeSO₄混合液中加入适量碱液，将溶液蒸干、灼烧得到红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O混合物，欲测定该混合物中Cu₂O的质量分数。该实验小组的方法是向m g混合物中加人足量的稀硫酸，经过滤、洗涤、干燥、称量固体的质量为n g。已知Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。某学生据此计算出该混合物Cu₂O的质量分数的计算式。该学生的计算是否正确：                ，请说明理由                                                                。

 

Answer 1

【答案】

（14分）1、4FeSO₄+2H₂SO₄+O₂=2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O（2分）

（2）

实验步骤	实验操作	实验操作的目的
步骤1	加入H2O2	把二价铁氧化成三价
步骤2	加入适量氧化铜，调节pH到3.7	保证三价铁完全沉淀
步骤3	过滤	滤出氢氧化铁
步骤4	洗涤沉淀	除去杂质
步骤5	向沉淀中加入适量稀硫酸和适量铁粉	得到FeSO4溶液

（3）不正确（2分），因为该计算没有考虑Cu与Fe³⁺的反应（2分）

【解析】(1)根据反应物和生成物可知，该反应的方程式是4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2O

（2）pH>3.7时，Fe(OH)3已沉淀完全，而pH=6.0时Cu(OH)2才开始沉淀，则可以通过调节溶液的pH使铁元素、铜元素分离。分离时，首先将Fe2+氧化为Fe3+，氧化剂选择H2O2较好，没有杂质引入；再调节溶液的pH，选择的试剂既要消耗H+又不引入杂质，选择CuO最合适；最后需将Fe(OH)3沉淀转化为FeSO4溶液，选择稀硫酸和铁粉即可。

（3）Fe2O3、Cu2O溶于足量稀硫酸发生的反应有：Fe2O3+3H₂SO₄＝Fe2(SO4)3+3H2O,Cu2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H₂O，Cu+Fe2(SO4)3＝2FeSO4+CuSO4。