Question

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,涉及流程如下:

已知25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	8.0×10^-16	2.2×10^-20	4.0×10^-38
完全沉淀pH	≥9.6	≥6.4	≥3.2

(1)加快黄铜矿焙烧速率,可采用的措施有                                             (写两种)。

(2)加入双氧水可能发生反应的离子方程式为                                                    ;

试剂X的化学式为　　　　　　　　。

(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为　　　　,用pH试纸测该溶液pH的方法是                         　。

(4)已知Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^-+4H₂O,写出该反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　。

(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                   　。

Answer

(1)将黄铜矿粉碎、升高温度、增大空气流速(任选两种)

(2)2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3中的任一种

(3)1×10-5 取一小片pH试纸放在玻璃片或表面皿上,用玻璃棒或胶头滴管取待测液点在pH试纸中部,待颜色变化稳定后与标准比色卡对比,读出pH

(4)K=

(5)降低G的溶解度,促进深蓝色晶体析出

【解析】(1)对于固体反应物燃烧来讲,加快化学反应速率的措施有:①增大固体接触面积;②升高温度;③增大空气流速(即增大O2浓度);④利用超声波等;结合本题的情况,①②③都符合。

(2)从该题的工艺流程,再结合产物的阴离子,溶液Q应为H2SO4溶液,则溶液A中有:Fe2+、Fe3+、Cu2+和过量H2SO4,再结合所给数据,知此工艺应将Fe2+Fe3+,然后让Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀滤去,而Cu2+则不能形成沉淀,而要保证Fe3+水解形成沉淀[由于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+],则需要减小溶液酸性,所以双氧水的作用是将Fe2+氧化成为Fe3+,过量的试剂X的作用是能够促进Fe3+Fe(OH)3,即要促进Fe3+水解向右进行,那么则需要消耗H+又不能引入新的杂质,结合题中物质应该加入含铜元素又能消耗H+且不引入杂质的物质,则X为CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

(3)由上面知溶液C主要为CuSO4溶液,则加入Y后能生成[Cu(NH3)4]SO4,则Y为氨水,NH3·H2ON+OH-,K======10-5。

(4)书写时,氢氧化铜固体和水不计入表达式。

(5)深蓝色晶体的主要成分是[Cu(NH3)4]SO4·H2O,加入乙醇的目的是降低其溶解度,促进晶体析出。