题目内容

据报道, 有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下,酸性溶液中,将黄铜矿氧化成硫酸盐:

4CuFeS2 + 2H2SO4 + 17O2 = 4CuSO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

(1)      利用反应后的溶液,按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O):

①溶液B显        (填“酸”、“碱”或“中”)性,原因是                          (用离子方程式表示)。

②分析下表所提供的数据可知,加入CuO可除去CuSO4溶液中的Fe3+

请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因:

                                                                              

③操作a的名称是            ,操作b的操作方法是                            

④检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是                     ,证明Fe3+已被除尽的现象是                                               

(2)在实验室中,设计两个原理不同的方案,从溶液B中提炼金属铜(要求:一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案的化学方程式:

方案一:                                                                       

方案二:                                                                        

(1)①酸(1分)  Cu2++2H2OCu(OH) 2+2H+ (2分)

②加入CuO使溶液中的c(H+)减小, c(OH-)浓度增大,使溶液中c (Fe3+)·c (OH-)3Ksp[Fe(OH)3],使Fe3+生成沉淀而除去(2分)

③过滤(1分) 蒸发浓缩,冷却结晶(2分)

④KSCN溶液(1分) 溶液不变红(1分)

(2)CuSO4+Fe=FeSO4+Cu (2分) 

2CuSO4+ 2H2O2Cu+O2↑+H2SO4(2分)

练习册系列答案
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黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜,冶炼过程中需要空气和硅石,硅石主要用于形成炉渣,其反应的总方程式为:
2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2
请回答下列问题:
(1)若CuFeS2中Cu的化合价为+2,则反应中被还原的元素是
Cu、O
Cu、O
(填元素符号).
(2)黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等,请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题:
仅限选择的试剂有:
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO4溶液、KSCN溶液.
①应选用试剂为
稀硫酸、KMnO4溶液
稀硫酸、KMnO4溶液

②有关的实验现象为
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色

(3)最近我国发现,以黄铜矿为原料在沸腾炉中和空气反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶得到CuSO4?5H2O,生产成本降低了许多.实验结果如下表:
沸腾炉温度/℃ 560 580 600 620 640 660
生成物中含水溶性铜化合物的百分含量/% 90.12 91.24 93.50 92.38 89.96 84.23
生成物中含酸溶性铜化合物的百分含量/% 92.00 93.60 97.08 97.82 98.16 98.19
则①实际生产过程中的沸腾炉温度为 600~620℃,控制温度的方法是
控制加入CuFeS2的速度(原因:CuFeS2与O2反应放热)
控制加入CuFeS2的速度(原因:CuFeS2与O2反应放热)

②温度高于600℃生成物中水溶性铜化合物百分含量下降的原因是
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物

(4)另据报道,有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌,在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,试写出该反应的化学方程式:
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O

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