Question

據(jù)報(bào)道，有一種叫Thibacillus Ferroxidans的細(xì)菌在氧氣存在下的酸性溶液中，能將黃銅礦(CuFeS₂)氧化成硫酸鹽，發(fā)生的反應(yīng)為：

4CuFeS₂＋2H₂SO₄＋17O₂===4CuSO₄＋2Fe₂(SO₄)₃＋2H₂O

(1)CuFeS₂中Fe的化合價(jià)為＋2，上述反應(yīng)中被氧化的元素是________。

(2)工業(yè)生產(chǎn)中利用上述反應(yīng)后的溶液，按如下流程可制備膽礬(CuSO₄·5H₂O)：

①分析下列表格(其中K_sp是相應(yīng)金屬氫氧化物的沉淀溶解平衡常數(shù))：

	Ksp	氫氧化物開(kāi)始 沉淀時(shí)的pH	氫氧化物沉淀 完全時(shí)的pH
Fe3＋	2.6×10－39	1.9	3.2
Cu2＋	2.2×10－20	4.7	6.7

步驟一應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH范圍是__________，請(qǐng)運(yùn)用沉淀溶解平衡的有關(guān)理論解釋加入CuO能除去CuSO₄溶液中Fe^3＋的原因________________________________________________

________________________________________________________________________。

②步驟三中的具體操作方法是_________________________________________________。

Answer 1

答案  (1)Fe、S或鐵、硫

(2)①3.2≤pH＜4.7　加入CuO與H^＋反應(yīng)使c(H^＋)減小，c(OH^－)增大，使溶液中c(Fe^3＋)·c³(OH^－)＞K_sp[Fe(OH)₃]，導(dǎo)致Fe^3＋生成沉淀而除去

②蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾

解析  (1)CuFeS₂中Fe為＋2價(jià)，Cu為＋2價(jià)，S元素為－2價(jià)，反應(yīng)后Cu元素化合價(jià)不變，F(xiàn)e元素變?yōu)椋?價(jià)，S元素變?yōu)椋?價(jià)，故被氧化的元素是Fe和S。

(2)①步驟一調(diào)節(jié)溶液pH的目的是將Fe^3＋全部沉淀出來(lái)，而Cu^2＋不能沉淀，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為3.2≤pH＜4.7；②步驟三中是將硫酸銅溶液變?yōu)榱蛩徙~晶體，故采用的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾。