Question

氧化铜矿石含有CuO和Cu₂(OH) ₂CO₃，还含有Fe₂O₃、FeO和SiO₂等。铜、铁是畜禽所必需的微量元素。某饲料厂联合生产硫酸铜和硫酸亚铁工艺流程如下：
 
（1）氧化铜矿石粉碎的目的是                。
（2）写出“酸浸”中Cu₂(OH) ₂CO₃发生反应的离子方程式           。
（3）“中和/过滤”中加入CaCO₃的目的是                       。
（4）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有   。
（5）加入铁屑的作用是        、        。
（6）下表和下图为“烘干粉碎”的试验结果。

序号	t/h	t/℃	m/g	x
1	3	80	5	4
2	3	160	10	1
3	4	160	10	0.8
4	4	160	5	0
5	5	80	5	3
6	5	160	15	1

硫酸铜晶体(CuSO₄·5H₂O)干燥试验表

硫酸亚铁干燥曲线图
表中，m为CuSO₄·5H₂O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水的个数。据此可确定由CuSO₄·5H₂O和FeSO₄·7H₂O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为        ，           （分别指出两条件的温度和时间）。

Answer 1

19．（15分）
（1）增大接触面积，加快化学反应速率。（2分）
（2）Cu₂(OH) ₂CO₃＋4H⁺＝2Cu²⁺＋3H₂O＋CO₂↑（2分）
（3）适当降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出（2分）
（4）烧杯、玻璃棒、漏斗（3分，各1分）
（5）使母液中Fe³⁺转化为Fe²⁺（1分）、除去Cu²⁺，提高硫酸亚铁晶体的纯度（1分，
其他合理答案也给分）。
（6）160℃、3h，125（±5）℃、4.0h （4分，每空2分）

试题分析：（1）根据加快化学反应速率的方法，氧化铜矿石粉碎，增大与硫酸的接触面积，加快了两者反应的速率。
（2）写离子方程式不仅要质量守恒定量，还要符合电荷守恒定量，先确定反应物是Cu₂(OH) ₂CO₃和H⁺，酸和盐的反应应该生成别一种酸和别一种盐，所以生成物是Cu²⁺和H₂CO₃，H₂CO₃不稳定分解成H₂O＋CO₂。
（3）该实验的目的是联合生产硫酸铜和硫酸亚铁，硫酸铜通过滤液蒸发结晶，烘干粉碎可以制取，因此硫酸亚铁由另一条线获得，经“中和/过滤”所得滤渣应该是含铁的沉淀——Fe（OH）₃，由于前一步只加入KMnO₄，目的是将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，Fe³是弱碱阳离子，水解后生成Fe（OH）₃和H⁺，根据题目所给条件“中和/过滤”，很容易想到用CaCO₃中和过量的硫酸，降低了溶液的酸性， 促进Fe³⁺水解成沉淀Fe（OH）₃而除出。
（4）过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
（5）溶液中的大部分Fe³⁺水解成沉淀Fe（OH）₃，还有少量Cu²⁺和Fe³⁺存在于滤液中，加入铁屑不仅使母液中Fe³⁺转化为Fe²⁺，而且同时除去Cu²⁺，提高硫酸亚铁晶体的纯度，不会引入新的杂质离子。
（6）根据表2和图6可知，由CuSO₄·5H₂O脱水制CuSO₄·H₂O，那么X应该是1，温度应选160℃，时间选3h，由FeSO₄·7H₂O脱水制FeSO₄·3H₂O，在图上找到3对应的坐标为（125℃±5，4.0h）。