Question

（14分）将某黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）和O₂在一定温度范围内发生反应，反应所得固体混合物X中含有CuSO₄、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃及少量SiO₂等，除杂后可制得纯净的胆矾晶体（CuSO₄·5H₂O）。

（1）实验测得温度对反应所得固体混合物中水溶性铜(CuSO₄)的含量的影响如图所示。生产过程中应将温度控制在      左右，温度升高至一定程度后，水溶性铜含量下降的可能原因是      。

（2）下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算）。实验中可选用的试剂和用品：稀硫酸、3 % H₂O₂溶液、CuO、玻璃棒、精密pH试纸。

①实验时需用约3 %的H₂O₂溶液100 mL，现用市售30%(密度近似为1g•cm^—3)的H₂O₂来配制，其具体配制方法是      。

②补充完整由反应所得固体混合物X制得纯净胆矾晶体的实验步骤：

第一步：将混合物加入过量稀硫酸，搅拌、充分反应，过滤。

第二步：      。

第三步：  ，过滤。

第四步：  、冷却结晶。

第五步：过滤、洗涤，低温干燥。

（3）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程反应的离子方程式为        。

Answer

（每空2分，共14分）（1）600℃ CuSO4发生了分解反应

（2）①用量筒量取10mL30%H2O2溶液加入烧杯中，再加入90mL 水(或加水稀释至100mL)，搅拌均匀

②向滤液中加入稍过量3 % H2O2溶液，充分反应向溶液中加入CuO，用精密pH试纸控制pH在3.2～4.7之间加热浓缩

（3）4CuFeS2＋4H＋＋17O2＝4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO42－＋2H2O

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知温度在600℃时所得固体混合物中水溶性铜(CuSO4)的含量最高，所以生产过程中应将温度控制在600℃左右。由于在高温下CuSO4易发生分解反应，所以温度升高至一定程度后，水溶性铜含量下降。

（2）下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算）。实验中可选用的试剂和用品：稀硫酸、3 % H2O2溶液、CuO、玻璃棒、精密pH试纸。

①实验时需用约3 %的H2O2溶液100 mL，现用市售30%(密度近似为1g•cm—3)的H2O2来配制，则需要双氧水的体积是，所以其具体配制方法是用量筒量取10mL30%H2O2溶液加入烧杯中，再加入90mL 水(或加水稀释至100mL)，搅拌均匀即可得到3 %的H2O2溶液100 mL。

②第一步：将混合物加入过量稀硫酸，搅拌、充分反应，过滤。由于滤液中含有亚铁离子，需要加入双氧水将其氧化为铁离子，如果通过调节溶液的pH将其转化为氢氧化铁沉淀而除去，则第二步：向滤液中加入稍过量3 % H2O2溶液。第三步：充分反应向溶液中加入CuO，用精密pH试纸控制pH在3.2～4.7之间，过滤。从溶液中得到硫酸铜晶体需要加热浓缩、冷却结晶，即第四步：加热浓缩、冷却结晶。

第五步：过滤、洗涤，低温干燥。

（3）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，在反应中Fe和S元素的化合价均升高，1mol CuFeS2失去17mol电子，氧气得到4个电子，则根据电子得失守恒可知该过程反应的离子方程式为4CuFeS2＋4H＋＋17O2＝4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO42－＋2H2O。

考点：考查硫酸铜制备实验设计与探究以及氧化还原反应的应用等