Question

有一種細菌在酸性水溶液、氧氣存在下，可以將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質SiO₂）氧化成硫酸鹽。運用該原理生產銅和綠礬（FeSO₄·7H₂O）的流程如下：
回答下列問題：
（1）已知：

	Fe2+	Cu2+	Fe3+
開始轉化成氫氧化物沉淀時的pH	7.6	4.7	2.7
完全轉化成氫氧化物沉淀時的pH	9.6	6.7	3.7

 
（1）加入CuO將溶液的pH調節到約為4，結合平衡移動原理解釋該操作的原因       。
（2）寫出能實現反應Ⅲ的化學方程式       。
（3）試劑b為        。
（4）欲從濾液中獲得綠礬晶體，操作Ⅰ應為濃縮、      、      。
（5）反應Ⅰ的化學方程式       。

Answer 1

（1）Fe³⁺在溶液中存在水解平衡，即Fe³⁺+ 3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，在PH小于4時，Fe³⁺開始沉淀（PH=2.7），當加入氧化銅后，氧化銅能與H⁺反應，促進水解平衡右移，使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃被除去，而氧化銅不被損耗，且不會引入新雜質。
（2）2CuSO₄+2 H₂O2Cu+O₂+2H₂SO₄.或Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄
(3) Fe；（4）結晶、過濾（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，Fe³⁺開始沉淀（PH=2.7），當加入氧化銅后，氧化銅能與H⁺反應，促進水解平衡右移，使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃被除去，而氧化銅不被損耗，且不會引入新雜質。
（2）電解硫酸銅溶液，化學方程式為：2CuSO₄+2 H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄.或Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄
（3）這一問應從工藝流程圖的結構入手，通過（1）的分析，已經知道固體A為氫氧化鐵，加入試劑a后得到的溶液通過反應v加入b，濾液中的溶質能轉化為FeSO₄，根據物質的轉化原理可知b為Fe。
（4）獲得綠礬晶體時先蒸發濃縮，因為硫酸鐵的溶解度隨溫度的升高而增大，所以降溫溶解度減小，會析出晶體，最后過濾即可．
（5）反應Ⅰ中的反應物是CuFeS₂、O₂、H₂SO₄三種物質，生成物是硫酸鐵、硫酸銅和水，根據奇偶法配平，所以方程式是：4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄═2Fe₂（SO₄）₃+4CuSO₄+2H₂O；
考點：考查物質的分離和提純、物質的相互轉化和制備、結晶原理、方法及其應用、金屬的化學性質、書寫化學方程式、文字描述等。