Question

有一種細(xì)菌在酸性水溶液、氧氣存在下，可以將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）氧化成硫酸鹽。運(yùn)用該原理生產(chǎn)銅和綠礬（FeSO₄·7H₂O）的流程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）已知：

	Fe2+	Cu2+	Fe3+
開始轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀時(shí)的pH	7.6	4.7	2.7
完全轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀時(shí)的pH	9.6	6.7	3.7

 

（1）加入CuO將溶液的pH調(diào)節(jié)到約為4，結(jié)合平衡移動(dòng)原理解釋該操作的原因        。

（2）寫出能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式        。

（3）試劑b為         。

（4）欲從濾液中獲得綠礬晶體，操作Ⅰ應(yīng)為濃縮、       、       。

（5）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)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時(shí)，F(xiàn)e³⁺開始沉淀（PH=2.7），當(dāng)加入氧化銅后，氧化銅能與H⁺反應(yīng)，促進(jìn)水解平衡右移，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃被除去，而氧化銅不被損耗，且不會(huì)引入新雜質(zhì)。

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

(3) Fe；（4）結(jié)晶、過(guò)濾（5）4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄═2Fe₂（SO₄）₃+4CuSO₄+2H₂O

【解析】

試題分析：（1）Fe³⁺在溶液中存在水解平衡，即Fe³⁺+ 3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，在PH小于4時(shí)，F(xiàn)e³⁺開始沉淀（PH=2.7），當(dāng)加入氧化銅后，氧化銅能與H⁺反應(yīng)，促進(jìn)水解平衡右移，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃被除去，而氧化銅不被損耗，且不會(huì)引入新雜質(zhì)。

（2）電解硫酸銅溶液，化學(xué)方程式為：2CuSO₄+2 H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄.或Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄

（3）這一問(wèn)應(yīng)從工藝流程圖的結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)（1）的分析，已經(jīng)知道固體A為氫氧化鐵，加入試劑a后得到的溶液通過(guò)反應(yīng)v加入b，濾液中的溶質(zhì)能轉(zhuǎn)化為FeSO₄，根據(jù)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理可知b為Fe。

（4）獲得綠礬晶體時(shí)先蒸發(fā)濃縮，因?yàn)榱蛩徼F的溶解度隨溫度的升高而增大，所以降溫溶解度減小，會(huì)析出晶體，最后過(guò)濾即可．

（5）反應(yīng)Ⅰ中的反應(yīng)物是CuFeS₂、O₂、H₂SO₄三種物質(zhì)，生成物是硫酸鐵、硫酸銅和水，根據(jù)奇偶法配平，所以方程式是：4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄═2Fe₂（SO₄）₃+4CuSO₄+2H₂O；

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的分離和提純、物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備、結(jié)晶原理、方法及其應(yīng)用、金屬的化學(xué)性質(zhì)、書寫化學(xué)方程式、文字描述等。