Question

4．銅是用途廣泛的金屬，可根據(jù)銅礦的成分不同采用不同的方法冶煉銅．
火法煉銅：將輝銅礦（Cu₂S）在空氣中高溫焙燒即可得到銅和一種還原性的氣體．
濕法煉銅：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一種細(xì)菌在有氧氣存在的酸性溶液中，可以將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）氧化成含F(xiàn)e³⁺，Cu²⁺的溶液．某工廠運(yùn)用該原理冶煉銅的同時(shí)制綠礬（FeSO₄•7H₂O）的工藝如下：K_sp=2.2×10^-30，K_sp=2.6×10^-39
（1）火法煉銅發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂．
（2）濕法煉銅工藝流程中，為了提高酸浸時(shí)的浸取率，本流程可采取的措施是增大酸的濃度、提高溫度、攪拌等（寫出一條即可），試劑X為CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃，試劑a為稀H₂SO₄．
（3）配平反應(yīng)I的化學(xué)方程式：
4 CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄=4 CuSO₄+2 Fe₂（SO₄）₃+2 H₂O
（4）已知：常溫下K_sp=2.2×10^-20，K_sp=2.6×10^-38．加入過量的試劑X調(diào)節(jié)pH=4時(shí)，可使溶液中的Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，此時(shí)溶液中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-8mol/L，若要此時(shí)不出現(xiàn)Cu（OH）₂沉淀，則溶液中的c（Cu²⁺）最大不超過2.2mol/L．
（5）由濾液得到綠礬的操作為蒸發(fā)濃縮、隔絕空氣冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 （1）輝銅礦（Cu₂S）在空氣中高溫焙燒即可得到銅和還原性的氣體二氧化硫；
（2）運(yùn)用濕法煉銅的同時(shí)制綠礬（FeSO₄•7H₂O）的工藝：將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）氧化成含F(xiàn)e³⁺，Cu²⁺的溶液，加入試劑XCuO、Cu（OH）₂、CuCO₃促進(jìn)鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀與銅離子分離，得到固體A氫氧化鐵和硫酸銅溶液，硫酸銅溶液與鐵粉得到銅單質(zhì)，氫氧化鐵再用稀硫酸溶解，再用鐵粉還可得C為硫酸亞鐵溶液，亞鐵離子易被氧化，再通過蒸發(fā)濃縮、隔絕降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得綠礬，據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）火法煉銅發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂；
故答案為：Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂；
（2）酸浸時(shí)，通過增大酸的濃度、粉碎礦石或者升高溫度或者進(jìn)行攪拌都可以提高浸取率；
故答案為：增大酸的濃度、提高溫度、攪拌等；加入過量CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃ 調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子變成氫氧化鐵沉淀，則試劑X為CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃，制取的是綠礬，不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，溶解氫氧化鐵用稀硫酸，試劑a的最佳選擇是稀硫酸；
故答案為：增大酸的濃度、提高溫度、攪拌等；CuO、Cu（OH）₂、CuCO₃；稀H₂SO₄；
（3）反應(yīng)I的化學(xué)方程式為：4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄═4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
故答案為：4，17，2，4，2，2；
（4）已知溶液的pH=4，則c（H⁺）=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，Ksp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-38=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），所以c（Fe³⁺）=2.6×10^-8mol/L；已知溶液中氫氧根離子的濃度為10^-10mol/L，若要此時(shí)不出現(xiàn)Cu（OH）₂沉淀，則Qc=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）＜Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，則溶液中的c（Cu²⁺）=2.2；
故答案為：2.6×10^-8；2.2；
（5）濾液為硫酸亞鐵溶液，亞鐵離子易被氧化，故再通過蒸發(fā)濃縮、隔絕降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得綠礬；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、隔絕空氣冷卻結(jié)晶、過濾．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)生成銅和綠礬的工業(yè)流程，涉及了實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)方程式書寫、反應(yīng)方程式的書寫、除雜質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、溶度積的有關(guān)計(jì)算等，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．