Question

16．近年來，硫化銅礦的濕法冶煉已經(jīng)取得很大的進展．現(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的濕法冶煉法，其工藝流程如1圖所示：

溫度、固液比、反應時間、氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響，下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖（如圖2-圖5所示）

（1）根據(jù)實驗以及工業(yè)生產(chǎn)的實際要求，從圖2-圖5中得出的最佳工藝條件為（從下表中選出序號）A．

	反應溫度/℃	固液比	c（Cl-）/mol•L-1	反應時間/h
A	95	1：5.5	0.8	6
B	100	1：5.5	0.7	7
C	110	1：6	0.9	8

（2）上述流程從溶液中得到純凈的FeSO₄•7H₂O晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、用冰水洗滌、用乙醇淋洗、干燥．用乙醇淋洗的目的是：由于乙醇易揮發(fā)，晶體容易干燥．
（3）副產(chǎn)品FeSO₄•7H₂O樣品的純度可用滴定法進行測定，實驗步驟如下：
步驟1：稱取5.800g綠礬產(chǎn)品，經(jīng)溶解、定容等步驟準確配制250mL溶液．
步驟2：從上述容量瓶中量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，
步驟3：用硫酸酸化的0.0100mol/L KMnO₄溶液滴定至終點，記錄消耗KMnO₄溶液體積
步驟4：重復步驟2、步驟3一至兩次．
①步驟1中用到的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和250mL容量瓶，步驟2量取溶液所用儀器是酸式滴定管．
②寫出步驟3反應的離子方程式5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O：
③數(shù)據(jù)處理：

滴定次數(shù)	待測溶液的體積/mL	標準溶液的體積
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00mL	0.02	40.01
2	25.00mL	0.70	40.71
3	25.00mL	0.20	39.20

計算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)為95.86%．
④不考慮操作誤差，用上述方法測定的樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)偏低（填偏低、偏高或無影響）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)圖象分析曲線變化特征和變化過程，圖標數(shù)據(jù)分析判斷反應所需的條件；
（2）CuSO₄•5H₂O受熱易失水，故從溶液中得到晶體的操作應是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，又因為FeSO₄•7H₂O晶體溶于水故先用冰水洗滌，再用乙醇洗滌，不僅洗滌晶體表面的水和雜質(zhì)，還可以減少晶體損失；
（3）①根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度溶液判斷所需的儀器，準確量取25.00mL待測FeSO₄•7H₂O溶液，需用酸式滴定管；
②亞鐵離子被高錳酸根氧化成鐵離子，高錳酸根被還原成錳離子；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)，滴定用去標準液體積為$\frac{39.9+40.1+39}{3}$mL=39.7mL，根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量，利用電子得失守恒可求得FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量，根據(jù)$\frac{FeSO{\;}_{4}•7{{H}_{2}}_{\;}O的質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}$×100%求得質(zhì)量分數(shù)；
④由于FeSO₄•7H₂O能被空氣中的氧氣部分氧化，所以滴定時用去的高錳酸鉀溶液的體積偏小，據(jù)此分析．

解答 解：（1）從圖2可以看出，銅的浸出率隨反應溫度升高二增大，在為的達到95°C后，銅的浸出率隨溫度的變化不明顯，但溫度過高能耗增加，由此可知適應的反應溫度為95°C，圖3可以看出：固液比大于1：5時，銅的浸出率隨固液比的增大而有所減小；固液比小于1：5時銅的浸出率隨固液比的減小而有所下降，因此適宜的固液比為1：5；從圖4可以看出銅的浸出率隨反應時間增大而增大，但在反應時間超出6h后，隨反應時間的延長銅的浸出率增大的很緩慢，同時反應時間過長，即增加能耗，有降低設備利用率，故適宜的反應時間6h；從圖5看出加入氯離子能改變銅的浸出效果，但氯離子濃度超過0.8mol/L，時銅的浸出率隨氯離子濃度增加反而減小，故適宜的氯離子濃度維持在0.8mol/L；
故答案為：A；
（2）CuSO₄•5H₂O受熱易失水，故從溶液中得到晶體的操作應是蒸發(fā)濃縮冷卻結晶過濾洗滌，又因為FeSO₄•7H₂O晶體溶于水故先用冰水洗滌，需要用乙醇洗滌，不僅洗滌晶體表面的水和雜質(zhì)，還可以減少晶體損失，
故答案為：用冰水洗滌；由于乙醇易揮發(fā)，晶體容易干燥；
（3）①配制250mL一定物質(zhì)的量濃度溶液，需要用250mL容量瓶，準確量取25.00mL待測FeSO₄•7H₂O溶液，需用酸式滴定管，
故答案為：250mL容量瓶；酸式滴定管；
②亞鐵離子被高錳酸根氧化成鐵離子，高錳酸根被還原成錳離子，反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)，第三次所得數(shù)據(jù)偏差較大，舍去，所以滴定用去標準液體積為$\frac{39.9+40.1}{2}$mL=40mL，所以用去高錳酸鉀的物質(zhì)的量為40mL×0.0100mol/L=4.0×10^-4mol，利用電子得失守恒，得關系式5Fe²⁺～MnO^-₄，F(xiàn)eSO₄•7H₂O的質(zhì)量為5×4.0×10^-4×278g=0.556g，所以FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{FeSO{\;}_{4}•7{{H}_{2}}_{\;}O的質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}$×100%=$\frac{0.556×\frac{250}{25}}{5.8}$×100%=95.86%，
故答案為：95.86%；
④由于FeSO₄•7H₂O能被空氣中的氧氣部分氧化，所以滴定時用去的高錳酸鉀溶液的體積偏小，通過計算得到的FeSO₄•7H₂O質(zhì)量偏小，所以測定的樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)偏低，
故答案為：偏低．

點評 本題考查化學工藝流程、物質(zhì)的分離提純、氧化還原滴定應用、溶液配制等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，難度中等．