Question

下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe²⁺、AsO₂^-、Ca²⁺等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。

已知：①Fe³⁺  Cu²⁺ 开始沉淀的pH分别2．7、5．4，完全沉淀的pH分别为3．7、6．4;

②K_SP[(Cu(OH)₂]=2×10^-20

（1）溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为      Kg。

（2）氧化步骤中发生的离子反应方程式为①           

②AsO₂^— + H₂O₂+ H⁺=H₃AsO₄ ③ H₃AsO₄+ Fe³⁺=FeAsO₄↓+ 3H⁺

（3）若要检验调节pH后溶液的Fe³⁺是否除尽，方法是                     ；氧化后需要将溶液进行稀释，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过    mol·L^-1。

（4）固体I的主要成分除 FeAsO₄外还有                ，操作Ｉ为

（5）利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液，电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，写出阳极发生的电极反应方程式         

Answer

（16分）

（1）16 （2分）

（2）H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O （2分）

（3）取少量溶液Ⅰ于试管, 加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则说明Fe3+已经除尽；2×10-2

（各2分，共4分）

（4）Fe(OH)3、CaCO3（各1分，共2分）；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥（2分，答对两个给即可）

（5）Fe—2e—= Fe2+ ；Cu —2e—= Cu2+ （各2分，共4分）

【解析】

试题分析：（1）m（CuSO4）=64g/L×100L÷（64/160）=16000g=16Kg。

（2）溶液中含具有还原性的Fe2+，H2O2与Fe2+发生氧化还原反应，离子方程式为：H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O。

（3）Fe3+能与SCN‾反应，溶液变为红色，所以检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽，方法是：取少量溶液Ⅰ于试管, 加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则说明Fe3+已经除尽；因为需要把溶液的pH调节至5，即c（OH‾）=10-9mol•L‾1，根据KSP[(Cu(OH)2]可得Cu2+恰好沉淀时的Cu2+浓度为：c（Cu2+）=2×10-20÷（10-9）2=2×10-2，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过2×10-2mol•L‾1。

（4）加入Na2CO3后，CO32‾与Ca2+反应生成CaCO3沉淀，Fe3+开始沉淀的pH分别2．7，完全沉淀的pH分别为3．7，所以pH调节至5时，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，所以固体I的主要成分除 FeAsO4外还有Fe(OH)3、CaCO3；根据流程图可知经过操作Ｉ得到电镀硫酸铜和溶液II，则操作Ｉ为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥。

（5）电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，阳极为粗铜，粗铜中Fe与Cu在阳极失去电子，所以阳极发生的电极反应方程式为：Fe—2e—= Fe2+ ；Cu —2e—= Cu2+。