Question

6．辉铜矿石主要含有硫化亚铜（Cu₂S）及少量脉石（SiO₂）．一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图：

已知部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表

沉淀物	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

（1）写出步骤“还原”中可能发生反应的离子方程式Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．
（2）回收S过程中温度控制50℃～60℃之间，不宜过高或过低的原因是温度高苯容易挥发、温度低溶解速率小．
（3）保温除铁过程中加入CuO的目的是调节溶液的pH，使Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀．
（4）过滤③所得到的滤液，加入硝酸后，经操作X、过滤④得到硝酸铜晶体．操作X是蒸发浓缩、冷却结晶（填操作名称）．

Answer 1

分析 辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，发生反应Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M主要含有亚铁离子，滤保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液pH除去杂质离子，过滤得到滤液为硝酸铜溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体；
（1）铁离子做氧化剂被还原为亚铁离子，Cu₂S被氧化，生成铜离子和硫单质；
（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，温度过低溶解速率小；
（3）加入CuO调节溶液的PH，促进铁离子水解为氢氧化铁沉淀；
（4）得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液，冷却结晶，据此解答即可．

解答 解：（1）铁具有还原性，铁离子、铜离子具有氧化性，均可以与金属铁反应被还原，反应的离子反应方程式分别为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，温度过低溶解速率小；
故答案为：温度高苯容易挥发；温度低溶解速率小；
（3）铁离子水解：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的PH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，
故答案为：调节溶液的pH，使Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀；
（4）得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液，冷却结晶；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和流程判断，主要是物质性质的理解应用和实验基本操作，掌握基础是关键，题目难度中等．