Question

【題目】某研究小組用黃銅礦(主要成分是CuFeS2，其中S為-2價(jià))為主要原料煉銅，其總反應(yīng)為：2CuFeS2+2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2。事實(shí)上該反應(yīng)是按如下流程分步進(jìn)行的：

(1)氧化Ⅰ的反應(yīng)主要是煅燒生成的硫化亞鐵被進(jìn)一步氧化為氧化亞鐵，并與二氧化硅反應(yīng)生成礦渣。礦渣的主要成分是(填化學(xué)式)_____________________。

(2)據(jù)報(bào)道，有一種細(xì)菌在氧氣存在下可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，反應(yīng)是在酸性溶液中發(fā)生的。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。

(3)我國(guó)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，以精CuFeS2礦為原料在沸騰爐中與O2(空氣)反應(yīng)，生成物冷卻后經(jīng)溶解、除鐵、結(jié)晶，得到CuSO4·5H2O，生產(chǎn)成本能夠降低許多。有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

①CuFeS2與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

②實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中沸騰爐溫度為600～620 ℃。則控制溫度的方法是_______________。

③當(dāng)溫度高于600～620 ℃時(shí)，生成物中水溶性銅下降的原因是____________。

④生成物冷卻后的除鐵的實(shí)驗(yàn)操作方法主要是_________。已知在溶液中，Cu2+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.7、6.7，Fe3+開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.1、3.2；如果制得的硫酸銅溶液中含有少量的Fe3+，請(qǐng)寫(xiě)出除去溶液中Fe3+的實(shí)驗(yàn)操作步驟：_______________。

Answer 1

【答案】FeSiO3 4CuFeS2+2H2SO4+17O2 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O 4CuFeS2+15O2＝4CuSO4+2Fe2O3+4SO2 控制加入CuFeS2的速度(因CuFeS2與O2反應(yīng)放熱) CuSO4受熱分解 過(guò)濾 加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3]粉末，充分?jǐn)嚢瑁�調(diào)節(jié)溶液的pH約為3.2，加熱煮沸，過(guò)濾，用(適量)稀硫酸酸化

【解析】

（1）根據(jù)2CuFeS2+2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2，可得礦渣為FeSiO3；

故答案為：FeSiO3；

（2）由題意可知，CuFeS2在酸性溶液中與氧氣在一種細(xì)菌的作用下生成的硫酸鹽是硫酸銅和硫酸鐵，化學(xué)方程式為4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O；

故答案為：4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O；

（3）①精CuFeS2礦為原料在沸騰爐中與O2（空氣）反應(yīng)，最終得CuSO4·5H2O，說(shuō)明鐵元素的存在形式是氧化鐵，加水溶解可過(guò)濾除去，所以CuFeS2與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CuFeS2+15O2＝4CuSO4+2Fe2O3+4SO2；

故答案為：4CuFeS2+15O2＝4CuSO4+2Fe2O3+4SO2；

②因?yàn)?/span>CuFeS2與O2反應(yīng)放熱，所以在生產(chǎn)過(guò)程中控制加入CuFeS2的速度，控制溫度；

故答案為：控制加入CuFeS2的速度(因CuFeS2與O2反應(yīng)放熱)；

③水溶性銅化合物為CuSO45H2O，酸溶性銅化合物為CuO，溫度較高時(shí)，CuSO45H2O可分解生成CuO，則在600℃以上時(shí)水溶性銅化合物含量減少；

故答案為：CuSO4受熱分解；

④生成物中除硫酸銅外還有氧化鐵，氧化鐵不溶于水，所以冷卻后的除鐵的實(shí)驗(yàn)操作方法主要是過(guò)濾；除去鐵離子而不除去銅離子，調(diào)節(jié)溶液的pH值在3.2到4.7之間，使鐵離子完全沉淀，而銅離子不沉淀，所以具體操作是加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3]粉末，充分?jǐn)嚢�，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3.2，加熱煮沸，過(guò)濾，用（適量）稀硫酸酸化；

故答案為：加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3]粉末，充分?jǐn)嚢�，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3.2，加熱煮沸，過(guò)濾，用(適量)稀硫酸酸化。