问题 实验题

细菌冶金是一种新工艺,其能耗少、减少环境污染.称为“绿色冶金”。其原理:①氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸,反应式为2S+3O2+2H2O  2H2SO4,②氧化亚铁硫杆菌在上面产生的硫酸中能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁③细菌得到了所需要的能量,生成的硫酸铁可把FeS2(黄铁矿)和Cu2S(辉铜矿)等转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来,其化学过程是:

Fe2S2(黄铁矿)+7Fe2(SO­4)3+8H2O    15FeSO4+ 8H2SO4

Cu2S(辉铜矿)+2Fe­2(SO4)2    2CuSO4+4FeSO4+S

(1)写出②反应的化学方程式:                                            

(2)某实验小组,欲将硫酸铜和硫酸亚铁的酸性混合液分离出硫酸亚铁溶液.经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如表2

物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3
开始沉淀pH6.07.51.4
沉淀完全pH13143.7
实验室有下列试剂可供选择A.H2O2    B.CaO  C.CuO   D.稀H2SO4  E.铁粉;   

实验经过滤后还需设计的实验操作步骤和目的是:

实验步骤实验操作实验操作的目的
步骤1  
步骤2  
步骤3]  
步骤4洗涤 
步骤5 得到FeSO­4溶液
(3)若向CuSO4、FeSO4混合液中加入适量碱液,将溶液蒸干、灼烧得到红色粉末是Fe2O3、Cu2O混合物,欲测定该混合物中Cu2O的质量分数。该实验小组的方法是向m g混合物中加人足量的稀硫酸,经过滤、洗涤、干燥、称量固体的质量为n g。已知Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4。某学生据此计算出该混合物Cu2O的质量分数的计算式。该学生的计算是否正确:               ,请说明理由                                                               

答案

(14分)1、4FeSO4+2H2SO4+O2=2Fe2(SO43+2H2O(2分)

(2)

实验步骤实验操作实验操作的目的
步骤1加入H2O2把二价铁氧化成三价
步骤2加入适量氧化铜,调节pH到3.7保证三价铁完全沉淀
步骤3过滤滤出氢氧化铁
步骤4洗涤沉淀除去杂质
步骤5向沉淀中加入适量稀硫酸和适量铁粉得到FeSO4溶液
(3)不正确(2分),因为该计算没有考虑Cu与Fe3+的反应(2分)

(1)根据反应物和生成物可知,该反应的方程式是4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2O

(2)pH>3.7时,Fe(OH)3已沉淀完全,而pH=6.0时Cu(OH)2才开始沉淀,则可以通过调节溶液的pH使铁元素、铜元素分离。分离时,首先将Fe2+氧化为Fe3+,氧化剂选择H2O2较好,没有杂质引入;再调节溶液的pH,选择的试剂既要消耗H+又不引入杂质,选择CuO最合适;最后需将Fe(OH)3沉淀转化为FeSO4溶液,选择稀硫酸和铁粉即可。

(3)Fe2O3、Cu2O溶于足量稀硫酸发生的反应有:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,Cu2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H2O,Cu+Fe2(SO4)3=2FeSO4+CuSO4。

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