Question

以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂，含少量杂质SiO₂等）为原料进行炼铜，同时得到副产品绿矾（FeSO₄·7H₂O）。其主要流程如下：

已知：① 4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
②部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表

沉淀物	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	4．7	2．7	7．6
完全沉淀pH	6．7	3．7	9．6

 
（1）试剂a是__________，试剂b是__________。
（2）操作X应为蒸发浓缩、__________、__________。
（3）反应Ⅱ中加CuO调pH为__________，目的是使Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，防止生成Cu（OH）₂沉淀。
（4）反应Ⅴ的离子方程式为：__________________________________________。

Answer 1

（1）Fe（或铁）  稀硫酸
（2）冷却结晶  过滤（洗涤干燥）
（3）3．7～4．7
（4）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺

以黄铜矿为原料进行炼铜，同时得到副产品绿矾的主要流程如下：反应Ⅰ是将CuFeS₂转化为CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃，并过滤除去SiO₂。反应Ⅱ是通过水解反应分离CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃，根据表中给出的数据可知，Fe³⁺的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是2．7～3．7，Cu²⁺的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是4．7～6．7，要想将溶液中的Fe³⁺完全沉淀且Cu²⁺不能沉淀，需要调节溶液的pH为3．7～4．7；为了不引入新杂质，可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH至3．7～4．7，此时Fe³⁺完全沉淀；最后过滤，即可得到纯净的CuSO₄溶液和Fe（OH）₃沉淀。由实验目的知，反应Ⅲ是将CuSO₄转化为Cu，所以加入的试剂a是过量的Fe，反应后过滤得到FeSO₄溶液和Fe、Cu混合物。反应Ⅳ是从Fe、Cu混合物中得到Cu，所以加入的试剂b是稀硫酸。反应Ⅴ是将Fe₂（SO₄）₃转化为FeSO₄溶液，发生反应的离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺。操作X是从FeSO₄溶液中得到绿矾，操作方法为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。