Question

【题目】无水硫酸铜是一种重要的化学试剂，工业上用低品位钢矿(合CuS、Cu2S、CuO，以及FeO、Fe2O3、SiO2等杂质)制备无水硫酸铜的流程如下图所示:

(NH4)2SO4、CuSO4的溶解度(g)部分数据如下表所示：

温度	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
S(CuSO4)/g	17	20.7	24.4	28.5	33.6	40	77
S[(NH4)SO4]/g	73	75.4	78.1	81.0	84.5	87.8	102

（1）氧化与浸取过程中发生的反应之一为Cu2S被MnO2氧化时有一种非全属单质生成，则该反应的离子方程式为____________，滤渣1的主要成分是__________(填化学式)，除铁时加入CuO能得到滤渣2的原理是__________________。

（2）除铁后，为了判断滤液中是否有Fe3+残留，请设计实验方案：__________。

（3）沉锰时还有一种酸性气体生成，则沉锰时发生反应的离子方程式为___________。(已知pH=8.8时，Mn2+开始沉淀)。

（4）为了从料液1中尽可能多地析出粗胆矾，操作a的内容是__________(填名称)。

（5）工业上利用上述原理制备胆矾。已知:298K时，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38。离子浓度小于1×10-5mol/L时表明该离子已完全沉淀。常温下，若某溶液中c(Cu2+)=2.2 mol/L，c(Fe3+)=O.001mol/L，加入氧化铜除铁时，调节溶液pH范围为________(lg5=0.7)。

Answer 1

【答案】 Cu2S+2MnO2+8H+=2Mn2++S+2Cu2++4H2O SiO2、S（或SiO2、S、MnO2） CuO消耗溶液中的H+，有利于Fe3+的水解平衡向右移动 从滤液中取样，滴加KSCN溶液，显血红色说明残留Fe3+，不显血红色说明无Fe3+残留（其他合理答案均可 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) 3.3<pH≤4

【解析】本题主要考查对于工业上用低品位钢矿制备无水硫酸铜流程的评价。

（1）生成的非全属单质为S，则该反应的离子方程式为Cu2S+2MnO2+8H+=2Mn2++S+2Cu2++4H2O，滤渣1的主要成分是SiO2、S（或SiO2、S、MnO2），除铁时加入CuO能得到滤渣2的原理是CuO消耗溶液中的H+，有利于Fe3+的水解平衡向右移动。

（2）除铁后，为了判断滤液中是否有Fe3+残留，可用实验方案：从滤液中取样，滴加KSCN溶液，显血红色说明残留Fe3+，不显血红色说明无Fe3+残留（其他合理答案均可）。

（3）沉锰时还有一种酸性气体生成，该气体为二氧化碳，则沉锰时发生反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（4）为了从料液1中尽可能多地析出粗胆矾，操作a的内容是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。

（5）Cu2+开始沉淀时c(OH－)= =1×10-10mol/L，pH=4，加入氧化铜除铁时，c(Fe3＋)<1×10-5mol/L，c(OH－)>( =(=2×10-11mol/L，c(H＋)< =mol/L =5×10-4mol/L，pH>3.3，调节溶液pH范围为3.3<pH≤4。