Question

2．以黄铜矿（主要成分是CuFeS₂，含少量杂质SiO₂）为原料炼铜的方法分为高
温炼铜和湿法炼铜两种．近年来，湿法炼铜有了新进展，科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿氧化成硫酸盐．
资料卡片：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄
某工厂运用该原理生产铜和绿矾（FeSO₄•7H₂O）的工艺如图1：回答下列问题：

（1）反应Ⅱ中加入过量氧化铜用来调节溶液pH，使铁离子变成氢氧化铁沉淀，请你写出固体A的成分的化学式CuO、Fe（OH）₃．
（2）写出反应Ⅲ的化学方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
（3）试剂a为稀硫酸，如何控制加入的a试剂适量固体完全消失，停止加稀硫酸．
（4）试剂b为铁，且要过量的目的是使硫酸铜、硫酸铁完全转化成硫酸亚铁．
（5）硫酸亚铁的溶解度曲线如图2．欲从溶液中获得绿矾晶体，分离操作Ⅰ应为蒸发浓缩、降温结晶、
过滤，用少量冰水（选填热水、冰水）洗涤绿矾固体2-3次．

Answer 1

分析 （1）根据加入过量的氧化铜调节pH值，使铁离子变成氢氧化铁沉淀进行分析；
（2）根据铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜进行分析；
（3）根据固体A的成分是氧化铜和氢氧化铁，酸会与金属氧化物和不溶性碱反应，所以a是稀硫酸进行分析；
（4）根据铁会与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，铁会与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜进行分析；
（5）根据硫酸亚铁的溶解度曲线进行分析．

解答 解：（1）加入过量的氧化铜调节pH值，使铁离子变成氢氧化铁沉淀，所以固体A的成分的化学式是：CuO、Fe（OH）₃；
（2）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（3）固体A的成分是氧化铜和氢氧化铁，酸会与金属氧化物和不溶性碱反应，所以a是稀硫酸，控制加入的a试剂适量的方法是：固体完全消失，停止加稀硫酸；
（4）铁会与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，铁会与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，所以试剂b为铁，且要过量的目的是使硫酸铜、硫酸铁完全转化成硫酸亚铁；
（5）通过分析溶解度曲线可知，欲从溶液中获得绿矾晶体，分离操作Ⅰ应为蒸发浓缩、降温结晶、过滤，用少量冰水洗涤绿矾固体2-3次．
故答案为：（1）CuO、Fe（OH）₃；
（2）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（3）稀硫酸，固体完全消失，停止加稀硫酸；
（4）铁，使硫酸铜、硫酸铁完全转化成硫酸亚铁；
（5）降温结晶，冰水．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中的提示进行解答．