Question

有一种细菌在酸性水溶液中，有氧气的情况下，可以将黄铜矿（主要成分是CuFe，含少量杂质SiO₂）氧化为硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾（FeSO₄·7H₂O）的流程如下：

已知：

	Fe^2+	Cu^2+	Fe^3+
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH	7.6	4.7	2.7
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH	9.6	6.7	3.7

回答下列问题：

（1）试剂a是_________，调节溶液的pH值，为使Fe³⁺完全沉淀，合适pH的范围是_______。

（2）试剂b为________，请写出反应III的离子方程式________________。

（3）固体A成份是________。

（4）欲从滤液中获得绿矾晶体，操作I应为________________、洗涤干燥。

（5）反应I中参加反应的n（CuFeS₂）：n（O₂）=________________。

Answer

CuO或Cu（OH）2 3.7～4.7 铁粉 Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+ Fe（OH）3 加热浓缩，降温结晶，过滤 4:17 或1:17／4或4.25

【解析】（1）为了调节溶液PH值，用CuO或Cu(OH)2在不引入新杂质的情况下消耗酸溶时的酸，使溶液中的铁转化为氢氧化铁而与硫酸铜溶液分离，为使Fe3+完全沉淀，合适pH的范围是3.7～4.7；（2）试剂b从硫酸铜溶液中置换出铜，则试剂b应该为铁粉，反应产生的硫酸亚铁可并入滤液用于制备绿矾，反应III的离子方程式为：Fe+Cu2+＝Cu+Fe2+；（3）从工艺流程图可知，Fe3+在溶液中存在水解平衡，即Fe3++ 3H2OFe(OH)3+3H+，在PH达3.7时，Fe3+沉淀完全，当加入氧化铜后，氧化铜能与H+反应，促进水解平衡右移，使Fe3+转化为Fe(OH)3被除去，而氧化铜不被损耗，且不会引入新杂质，固体A为氢氧化铁；（4）欲从滤液中获得绿矾晶体，操作I应为加热浓缩，降温结晶，过滤、洗涤干燥；（5）反应Ⅰ中的反应物是CuFeS2、O2、H2SO4三种物质，生成物是硫酸铁、硫酸铜和水，根据奇偶法配平，所以方程式是：4CuFeS2+17O2+2H2SO4═2Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O；根据反应可知，参加反应的n（CuFeS2）：n（O2）=4:17=1： =4.25。

点睛：考查物质的分离和提纯、物质的相互转化和制备、结晶原理、方法及其应用、金属的化学性质、书写化学方程式、文字描述等。