Question

氧化铜矿中含有主要杂质为Fe²⁺和Al³⁺等，用其生产CuSO₄·5H₂O主要工艺流程如下图。

(1)图中加入氧化剂的目的是            ，结合下表回答除铁步骤的最佳pH范围为            。

(2)氧化剂若选用KMnO₄，会降低产品的纯度，其原因是       ，实际生产中NaClO作为最佳氧化剂，发生反应的离子方程式为            。
(3)请在下图中完善所缺步骤及所添加试剂的化学式。可供选择的操作有：萃取、蒸发浓缩、过滤、洗涤、降温结晶、蒸馏、分液。

Answer 1

(1)将Fe²⁺氧化成Fe³⁺,便于沉淀、除杂  3.9≤pH<4.6
(2)引入新的杂质离子Mn²⁺，生成Mn(OH)₂
2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺====2Fe³⁺+Cl^-+H₂O
(3)稀硫酸 降温结晶 过滤  洗涤

(1)由表格中可以发现Fe³⁺沉淀完全时所需的pH较小，而Fe²⁺沉淀完全所需的pH较大，故加入氧化剂的目的就是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于沉淀，除杂。由表格可以看出Fe³⁺沉淀完全所需的pH为3.9，故pH要大于等于3.9，但不能让Cu²⁺沉淀，故pH要小于4.6(因Cu²⁺开始沉淀的pH的最小值为4.6，故答案为3.9≤pH<4.6。
(2)氧化剂若选用KMnO₄,将引入新的杂质离子Mn²⁺,生成Mn(OH)₂，在沉淀铜离子时，得不到纯净的Cu(OH)₂;NaClO作为最佳氧化剂会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺,本身被还原成Cl^-，故正确答案为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺====2Fe³⁺+Cl^-+H₂O。
(3)先加入稀硫酸溶解氢氧化铜沉淀，然后蒸发浓缩，接着是降温结晶，析出晶体后，过滤，再洗涤，最后经干燥，得到成品