Question

細(xì)菌冶金是一種新工藝，其能耗少、減少環(huán)境污染．稱為“綠色冶金”。其原理：①氧化硫硫桿菌和聚硫桿菌能把礦石中的硫氧化成硫酸，反應(yīng)式為2S+3O₂+2H₂O   2H₂SO₄，②氧化亞鐵硫桿菌在上面產(chǎn)生的硫酸中能把硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵③細(xì)菌得到了所需要的能量，生成的硫酸鐵可把FeS₂（黃鐵礦）和Cu₂S（輝銅礦）等轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄曰�合物而從礦石中溶解出來，其化學(xué)過程是：

Fe₂S₂（黃鐵礦）+7Fe₂(SO­₄)₃+8H₂O     15FeSO₄+ 8H₂SO₄

Cu₂S（輝銅礦）+2Fe­₂(SO₄)₂     2CuSO₄+4FeSO₄+S

（1）寫出②反應(yīng)的化學(xué)方程式：                                             。

（2）某實(shí)驗(yàn)小組，欲將硫酸銅和硫酸亞鐵的酸性混合液分離出硫酸亞鐵溶液．經(jīng)查閱資料得知，在溶液中通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分別生成沉淀的pH如表2

物質(zhì)	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀pH	6.0	7.5	1.4
沉淀完全pH	13	14	3.7

實(shí)驗(yàn)室有下列試劑可供選擇A． H₂O₂    B．CaO  C．CuO   D．稀H₂SO₄   E．鐵粉;   

實(shí)驗(yàn)經(jīng)過濾后還需設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作步驟和目的是：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)操作的目的
步驟1
步驟2
步驟3]
步驟4	洗滌
步驟5		得到FeSO­4溶液

（3）若向CuSO₄、FeSO₄混合液中加入適量堿液，將溶液蒸干、灼燒得到紅色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O混合物，欲測(cè)定該混合物中Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。該實(shí)驗(yàn)小組的方法是向m g混合物中加人足量的稀硫酸，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量固體的質(zhì)量為n g。已知Cu₂O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。某學(xué)生據(jù)此計(jì)算出該混合物Cu₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式。該學(xué)生的計(jì)算是否正確：                ，請(qǐng)說明理由                                                                。

 

Answer 1

【答案】

（14分）1、4FeSO₄+2H₂SO₄+O₂=2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O（2分）

（2）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)操作的目的
步驟1	加入H2O2	把二價(jià)鐵氧化成三價(jià)
步驟2	加入適量氧化銅，調(diào)節(jié)pH到3.7	保證三價(jià)鐵完全沉淀
步驟3	過濾	濾出氫氧化鐵
步驟4	洗滌沉淀	除去雜質(zhì)
步驟5	向沉淀中加入適量稀硫酸和適量鐵粉	得到FeSO4溶液

（3）不正確（2分），因?yàn)樵撚?jì)算沒有考慮Cu與Fe³⁺的反應(yīng)（2分）

【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，該反應(yīng)的方程式是4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2O

（2）pH>3.7時(shí)，F(xiàn)e(OH)3已沉淀完全，而pH=6.0時(shí)Cu(OH)2才開始沉淀，則可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵元素、銅元素分離。分離時(shí)，首先將Fe2+氧化為Fe3+，氧化劑選擇H2O2較好，沒有雜質(zhì)引入；再調(diào)節(jié)溶液的pH，選擇的試劑既要消耗H+又不引入雜質(zhì)，選擇CuO最合適；最后需將Fe(OH)3沉淀轉(zhuǎn)化為FeSO4溶液，選擇稀硫酸和鐵粉即可。

（3）Fe2O3、Cu2O溶于足量稀硫酸發(fā)生的反應(yīng)有：Fe2O3+3H₂SO₄＝Fe2(SO4)3+3H2O,Cu2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H₂O，Cu+Fe2(SO4)3＝2FeSO4+CuSO4。