(14分)以黄铜矿(主要成份为CuFeS2,含少量杂质SiO2等)为原料,进行生物炼铜,同时得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。其主要流程如下:
② 部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表
沉淀物 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀pH | 4.7 | 2.7 | 7.6 |
完全沉淀pH | 6.7 | 3.7 | 9.6 |
(1)试剂a是 ,试剂b是 (填化学式)。
(2)操作X流程依次为蒸发浓缩、 、过滤、洗涤干燥。
(3)反应Ⅱ中加CuO调pH为3.7的目的是 ;
(4)反应Ⅴ的离子方程式为 。
(5)反应①中,每生成1mol Fe2(SO4)3,转移电子的物质的量为 mol;
(6)过滤操作中,要用到的玻璃仪器有 、 和漏斗。
(1) Fe 稀硫酸 (每空2分,共4分) (2) 冷却结晶(2分)
(3) 使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,同时防止生成Cu(OH)2沉淀(2分,合理答案也给分)
(4) Fe+2Fe3+ = 3Fe2+(2分) (5) 34(2分)
(6) 烧杯 、 玻璃棒 (2分)
考查物质的分离及提纯
矿粉经反应I,得到CuSO4、Fe2(SO4)3溶液及不溶于水的SiO2,过滤后向滤液中加入CuO,可消耗硫酸,降低酸性,升高pH,Fe3+全部水解沉淀完全;
过滤后,滤液的溶质为CuSO4,为最终得到铜,试剂a为过量的铁粉Fe+Cu2+=Fe2++Cu,过滤后得到FeSO4溶液及固体铁、铜混合物,再将固体溶于试剂b,即稀硫酸中Fe+2H+=Fe2++H2↑,得到铜粉;
而经反应II过滤后所得Fe(OH)3溶于稀硫酸中Fe(OH)3+3H+=Fe3++2H2O,再加入铁粉2Fe3++Fe=3Fe2+,也可得到FeSO4溶液
将反应III、IV、V共同所得到的FeSO4溶液,进行结晶即可得到FeSO4晶体
(1)试剂a是铁粉,试剂b是稀硫酸。
(2)将FeSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶后过滤、洗涤干燥,即可得到FeSO4晶体
(3)CuO消耗酸液,降低酸性,调节pH,使Fe3+全部水解沉淀完全,同时还可防止生成Cu(OH)2沉淀
(4)Fe+2Fe3+ = 3Fe2+
(5)反应①中,铁化合价由+2升至+3,而矿粉中的硫化合价由—2升至+6,共升高4×17价,而氧气中氧元素的化合价由0价降至—2价,共降低17×4价;
由方程式可知,每生成2mol Fe2(SO4)3,转移电子的物质的量为68mol,故答案为34
(6)过滤操作中,要用到的玻璃仪器有烧杯 、 玻璃棒和漏斗。