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CuFeS 2 ，含少量杂质SiO 2 ）氧化成硫酸

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CuFeS 2 ，含少量杂质SiO 2 ）氧化成硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾（FeSO 4 ·7H 2 O）的流程如下： 回答下列问题：（1）已知： Fe 2+ Cu 2+ Fe 3+ 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

（1）Fe 3+ 在溶液中存在水解平衡，即Fe 3+ + 3H 2 O Fe（OH） 3 +3H + ，在PH小于4时，Fe 3+ 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Fe 3+ 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）2CuSO 4 +2 H 2 O 2Cu+O 2 +2H 2 SO 4 .或Fe+CuSO 4 =Cu+FeSO 4 (3) Fe；（4）结晶、过滤（5）4CuFeS 2 +17O 2 +2H 2 SO 4 ═2Fe 2 （SO 4 ） 3 +4CuSO 4 +2H 2 O

试题分析：（1）Fe 3+ 在溶液中存在水解平衡，即Fe 3+ + 3H 2 O Fe（OH） 3 +3H + ，在PH小于4时，Fe 3+ 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Fe 3+ 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：2CuSO 4 +2 H 2 O 2Cu+O 2 ↑+2H 2 SO 4 .或Fe+CuSO 4 =Cu+FeSO 4 （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FeSO 4 ，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CuFeS 2 、O 2 、H 2 SO 4 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：4CuFeS 2 +17O 2 +2H 2 SO 4 ═2Fe 2 （SO 4 ） 3 +4CuSO 4 +2H 2 O；