Question

氧化铜矿石含有CuO、Cu₂(OH)₂CO₃和Fe₂O₃，还含有一些不溶于水、不溶于酸的其他杂质。铜、铁是畜禽所必需的微量元素。某饲料厂联合生产硫酸铜和硫酸铁工艺流程如下：(提示：溶液中当pH＝3.8时硫酸铁全部转化为Fe(OH)₃沉淀，pH＝6.4时硫酸铜全部转化为Cu(OH)₂沉淀）

（1）氧化铜矿石粉碎的目的是____   。
（2）写出“酸浸”中Cu₂(OH) ₂CO₃发生反应的化学方程式   。
（3）“中和／过滤”中加入CaCO₃的目的是   。
（4）上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有   。
（5）Fe(OH)₃与硫酸反应的化学方程式   。
（6）“烘干粉碎”的实验结果如表所示。   

表中，m为CuSO₄·5H₂O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水的个数。据此可确定由CuSO₄·5H₂O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为   、   （分别指出温度和时间）。

Answer 1

（1）增大接触面积，加快反应速率；
（2） Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄==2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑;
（3）适当降低溶液的酸性，是Fe(OH)₃形成沉淀，而硫酸铜不形成沉淀而分离；
（4）烧杯、玻璃棒、漏斗；
（5） 盐酸和氢氧化铁反应：3H₂SO₄+2Fe(OH)₃==Fe₂(SO4)₃+6H₂O；
（6）160℃,3h。

试题分析：（1）反应物间的接触面积越大，反应越充分，故氧化铜矿石粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率；
（2）依据质量守恒定律化学反应前后元素的质量不变，生成物是硫酸铜、水和二氧化碳气体；
（3）该实验的目的是联合生产硫酸铜和硫酸亚铁，硫酸铜通过滤液蒸发结晶，烘干粉碎可以制取，因此硫酸亚铁由另一条线获得，经“中和/过滤”所得滤渣应该是含铁的沉淀——Fe(OH)₃，由于前一步只加入KMnO₄，目的是将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，根据题目所给条件“中和/过滤”，很容易想到用CaCO₃中和过量的硫酸，降低了溶液的酸性， 促进Fe³⁺形成沉淀Fe(OH)₃而除出；
（4）过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；
（5）Fe(OH)₃与硫酸发生中和反应，生成盐和水，故反应生成的是硫酸铁和水；
（6）根据表可知，由CuSO₄·5H2O脱水制CuSO₄·H2O，那么X应该是1，温度应选160℃，时间选3h。