Question

3．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）的流程如圖：

回答下列問題：
（1）已知：

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

加入CuO將溶液的pH調(diào)節(jié)到約為4，結(jié)合平衡移動原理解釋該操作的原因Fe³⁺在溶液中存在存在平衡Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO消耗溶液中的H⁺，使c（H⁺）減小，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，不損耗銅離子且不引入雜質(zhì)．
（2）寫出能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑．
（3）試劑b為Fe．
（4）欲從濾液中獲得綠礬晶體，操作Ⅰ應(yīng)為濃縮、結(jié)晶、過濾．
（5）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．

Answer 1

分析 黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）浸泡于有一種細(xì)菌在酸性水溶液中，不斷通入氧氣，過濾得到硫酸鐵和硫酸銅的混合溶液，加入適量氧化銅調(diào)節(jié)pH，沉淀鐵離子為氫氧化鐵，過濾，固體A為氫氧化鐵，濾液含有硫酸銅，電解可得銅單質(zhì)，
固體A為氫氧化鐵，加入稀硫酸溶解得到硫酸鐵溶液，向其中加入過量的Fe與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵，過濾多余的鐵，將濾液濃縮、結(jié)晶、過濾得到綠礬，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）向硫酸鐵和硫酸銅的混合溶液，加入適量氧化銅，F(xiàn)e³⁺在溶液中存在存在平衡Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO消耗溶液中的H⁺，使c（H⁺）減小，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，不損耗銅離子且不引入雜質(zhì)；
故答案為：Fe³⁺在溶液中存在存在平衡Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO消耗溶液中的H⁺，使c（H⁺）減小，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去，不損耗銅離子且不引入雜質(zhì)；
（2）反應(yīng)Ⅲ為電解硫酸銅溶液制得銅的反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑；
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+2H₂SO₄+O₂↑；
（3）試劑b得作用是還原鐵離子，為Fe時能還原鐵離子為亞鐵離子且不引入新雜質(zhì)；
故答案為：Fe；
（4）將硫酸亞鐵濾液濃縮、結(jié)晶、過濾得到綠礬；
故答案為：結(jié)晶、過濾；
（5）反應(yīng)I為將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）氧化成硫酸鹽的反應(yīng)，化學(xué)方程為：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
故答案為：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)及混合物的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．