题目内容

12．将某黄铜矿（主要成分为CuFeS2）和O2在一定温度范围内发生反应，反应所得固体混合物X中含有CuSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3及少量SiO2等，除杂后可制得纯净的胆矾晶体（CuSO4•5H2O）．
（1）实验测得温度对反应所得固体混合物中水溶性铜（CuSO4）的含量的影响如图所示．生产过程中应将温度控制在600℃左右，温度升高至一定程度后，水溶性铜含量下降的可能原因是CuSO4发生了分解反应．
（2）如表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）．实验中可选用的试剂和用品：稀硫酸、3% H2O2溶液、CuO、玻璃棒、精密pH试纸．
粒子Cu2+Fe2+Fe3+
开始沉淀时的pH4.75.81.9
完全沉淀时的pH6.79.03.2
①实验时需用约3%的H2O2溶液100mL，现用市售30%（密度近似为1g•cm-3）的H2O2来配制，其具体配制方法是用量筒量取10mL30%H2O2溶液加入烧杯中，再加入90mL 水（或加水稀释至 100mL），搅拌均匀．
②补充完整由反应所得固体混合物X制得纯净胆矾晶体的实验步骤：
第一步：将混合物加入过量稀硫酸，搅拌、充分反应，过滤．
第二步：向滤液中加入稍过量3% H2O2溶液，充分反应．
第三步：向溶液中加入CuO，用精密pH试纸控制pH在3.2～4.7之间，过滤．
第四步：加热浓缩、冷却结晶．
第五步：过滤、洗涤，低温干燥．
（3）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程反应的离子方程式为4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O．

分析 （1）由图可知，600℃时水溶性铜（CuSO4）的含量出现转折，水溶性铜化合物为CuSO4•5H2O，酸溶性铜化合物为CuO，温度较高时，CuSO4•5H2O可分解生成CuO；
（2）①依据稀释溶液溶质不变进行列式计算即可；
②混合物X中含有CuSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3及少量SiO2等，需先溶解于硫酸，除去二氧化硅，然后氧化亚铁离子生成铁离子，以便降低pH值除去，故应加入氧化剂，最后调节pH值，然后加热浓缩、冷却结晶即可；
（3）根据反应物和生成物结合质量守恒定律书写反应的离子反应方程式．

解答 解：（1）由图可知，600℃时水溶性铜（CuSO4）的含量出现转折，故应控制温度在600℃左右，水溶性铜化合物为CuSO4•5H2O，酸溶性铜化合物为CuO，温度较高时，CuSO4•5H2O可分解生成CuO，则在600℃以上时水溶性铜化合物含量减少，
故答案为：600℃；CuSO4发生了分解反应；
（2）①实验时需用约3%的H2O2溶液100mL，现用市售30%（密度近似为1g•cm-3）的H2O2来配制，即3%×100=30%×x，解x=10mL，故需要30%的双氧水10mL，需用水90mL，
故步骤为：用量筒量取10mL30%H2O2溶液加入烧杯中，再加入90mL 水（或加水稀释至 100mL），搅拌均匀，
故答案为：用量筒量取10mL30%H2O2溶液加入烧杯中，再加入90mL 水（或加水稀释至 100mL），搅拌均匀；
②混合物X中含有CuSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3及少量SiO2等，需先溶解于硫酸，除去二氧化硅，然后氧化亚铁离子生成铁离子，以便降低pH值除去，故应加入氧化剂，最后调节pH值，然后加热浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥即可得产品，故步骤二为：向滤液中加入稍过量3% H2O2溶液，充分反应，以便氧化亚铁离子；
步骤三为：向溶液中加入CuO，用精密pH试纸控制pH在3.2～4.7之间，便于让铁离子生成氢氧化铁除去；
步骤四为：加热浓缩，
故答案为：向滤液中加入稍过量3% H2O2溶液，充分反应；向溶液中加入CuO，用精密pH试纸控制pH在3.2～4.7之间；加热浓缩；
（3）在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，则应有硫酸参加反应，且生成硫酸铜，硫酸铁和水，反应的方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O，离子反应方程式为：4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O，
故答案为：4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O．

点评 本题考查考查较为综合，涉及物质的制备、检验和性质实验设计等问题，侧重于考查学生综合运用化学知识的能力，为高考常见题型，难度中等．

练习册系列答案
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