题目内容
【题目】CuAlO2是重要化工品,(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(摩尔盐)是化学上常用的分析试剂。某小组以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,含少量SiO2)为原料制备这两种化工品,流程如图:
已知:①几种氢氧化物的开始沉淀和完全沉淀的pH,如表所示。
Cu(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
开始沉淀/pH | 4.7 | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀/pH | 6.7 | 9.6 | 3.7 |
②4CuO+4Al(OH)34CuAlO2+6H2O+O2↑
回答下列问题:
(1)CuAlO2中铜的化合价为__;滤渣1的主要成分是__(填化学式)。
(2)反应物中铁元素被氧化的目的是__。
(3)提高这两种方案中“酸浸”反应速率都需要加热,但温度都不宜过高,其原因是__。
(4)在混酸法中,CuFeS2溶于混酸生成Cu2+,Fe3+,SO42-和一种无色气体,该气体遇空气迅速变为红棕色。写出CuFeS2与混酸反应的离子方程式__。
(5)评价上述流程,补充完整:
优点 | 缺点 | |
细菌法 | ①__ | 化学反应慢,需要时间长 |
混酸法 | 节省时间 | ②___ |
【答案】+1 SiO2 铁元素沉淀时,亚铁离子难与铜离子分离,三价铁离子易与铜离子分离 温度过高,细菌会失去活性,硝酸挥发和分解加快 3CuFeS2+17NO3-+20H+=3Cu2++3Fe3++6SO42-+17NO↑+10H2O 环保,不产生污染性气体 排放有毒NO气体
【解析】
在混酸法中,CuFeS2溶于混酸生成Cu2+,Fe3+,SO42-和一氧化氮,细菌法是CuFeS2与硫酸氧气反应生成硫酸铁,硫酸铜和水,铜铁矿中的二氧化硅不与酸反应,称为滤渣1,滤液中加入氧化铜,使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀,由于氢氧化铜和氢氧化亚铁沉淀时的pH比较接近,不易分离,滤液2中含有铜离子,加入硫酸铝和氢氧化钠后可以得到氢氧化铜和氢氧化铝的混合物,将氢氧化铜加热分解得到氧化铜,再与氢氧化铝在加热的条件下生成CuAlO2,制摩尔盐是将氢氧化铁加还原性酸生成硫酸亚铁,再加硫酸铵即可以得到摩尔盐。
(1)在CuAlO2中铝为+3价,氧为-2价,故铜为+1价。黄铜中的二氧化硅不溶于酸,滤渣1为二氧化硅。
(2)分析表格pH数据知,调节pH不能以Fe(OH)2形式分离Fe2+和Cu2+,容易以Fe(OH)3形式分离Fe3+和Cu2+;
(3)温度高,细菌会变性,失去催化活性,硝酸随温度升高而挥发性增强,分解速率加快,导致反应物浓度急剧降低,反应速率减慢;
(4)依题意,反应物是CuFeS2,HNO3和H2SO4,产物是Cu2+,Fe3+, NO,SO42-和H2O;(5)评价方案要从节能,环保,省时,成本等角度考虑,抓住关键点。显然,细菌催化法环保,但耗时多;混酸法省时,但产生NO,一氧化氮有毒;