Question

有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿（主要成分是CuFeS₂，含少量杂质SiO₂）氧化成硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾（FeSO₄·7H₂O）的流程如下：

回答下列问题：

（1）已知：

	Fe2+	Cu2+	Fe3+
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH	7.6	4.7	2.7
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH	9.6	6.7	3.7

 

（1）加入CuO将溶液的pH调节到约为4，结合平衡移动原理解释该操作的原因        。

（2）写出能实现反应Ⅲ的化学方程式        。

（3）试剂b为         。

（4）欲从滤液中获得绿矾晶体，操作Ⅰ应为浓缩、       、       。

（5）反应Ⅰ的化学方程式        。

 

Answer 1

【答案】

（1）Fe³⁺在溶液中存在水解平衡，即Fe³⁺+ 3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，在PH小于4时，Fe³⁺开始沉淀（PH=2.7），当加入氧化铜后，氧化铜能与H⁺反应，促进水解平衡右移，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃被除去，而氧化铜不被损耗，且不会引入新杂质。

（2）2CuSO₄+2 H₂O2Cu+O₂+2H₂SO₄.或Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄

(3) Fe；（4）结晶、过滤（5）4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄═2Fe₂（SO₄）₃+4CuSO₄+2H₂O

【解析】

试题分析：（1）Fe³⁺在溶液中存在水解平衡，即Fe³⁺+ 3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，在PH小于4时，Fe³⁺开始沉淀（PH=2.7），当加入氧化铜后，氧化铜能与H⁺反应，促进水解平衡右移，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃被除去，而氧化铜不被损耗，且不会引入新杂质。

（2）电解硫酸铜溶液，化学方程式为：2CuSO₄+2 H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄.或Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄

（3）这一问应从工艺流程图的结构入手，通过（1）的分析，已经知道固体A为氢氧化铁，加入试剂a后得到的溶液通过反应v加入b，滤液中的溶质能转化为FeSO₄，根据物质的转化原理可知b为Fe。

（4）获得绿矾晶体时先蒸发浓缩，因为硫酸铁的溶解度随温度的升高而增大，所以降温溶解度减小，会析出晶体，最后过滤即可．

（5）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；

考点：考查物质的分离和提纯、物质的相互转化和制备、结晶原理、方法及其应用、金属的化学性质、书写化学方程式、文字描述等。