Question

工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,涉及流程如下:

已知25 ℃时,几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表:

	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	8.0×10-16	2.2×10-20	4.0×10-38
完全沉淀pH	≥9.6	≥6.4	≥3.2

 
(1)加快黄铜矿焙烧速率,可采用的措施有                                            (写两种)。
(2)加入双氧水可能发生反应的离子方程式为                                                   ;
试剂X的化学式为　　　　　　　　。
(3)常温下,0.1 mol/L试剂Y的pH=11,则该温度下,试剂Y的电离常数为　　　　,用pH试纸测该溶液pH的方法是                        　。
(4)已知Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^-+4H₂O,写出该反应的平衡常数表达式:　　　　　　　　。
(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                  　。

Answer 1

(1)将黄铜矿粉碎、升高温度、增大空气流速(任选两种)
(2)2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂2Fe³⁺+2H₂O　CuO、Cu(OH)₂、CuCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃中的任一种
(3)1×10^-5　取一小片pH试纸放在玻璃片或表面皿上,用玻璃棒或胶头滴管取待测液点在pH试纸中部,待颜色变化稳定后与标准比色卡对比,读出pH
(4)K=
(5)降低G的溶解度,促进深蓝色晶体析出

(1)对于固体反应物燃烧来讲,加快化学反应速率的措施有:①增大固体接触面积;②升高温度;③增大空气流速(即增大O₂浓度);④利用超声波等;结合本题的情况,①②③都符合。
(2)从该题的工艺流程,再结合产物的阴离子,溶液Q应为H₂SO₄溶液,则溶液A中有:Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺和过量H₂SO₄,再结合所给数据,知此工艺应将Fe²⁺Fe³⁺,然后让Fe³⁺水解成Fe(OH)₃沉淀滤去,而Cu²⁺则不能形成沉淀,而要保证Fe³⁺水解形成沉淀[由于Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺],则需要减小溶液酸性,所以双氧水的作用是将Fe²⁺氧化成为Fe³⁺,过量的试剂X的作用是能够促进Fe³⁺Fe(OH)₃,即要促进Fe³⁺水解向右进行,那么则需要消耗H⁺又不能引入新的杂质,结合题中物质应该加入含铜元素又能消耗H⁺且不引入杂质的物质,则X为CuO、Cu(OH)₂、CuCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃。
(3)由上面知溶液C主要为CuSO₄溶液,则加入Y后能生成[Cu(NH₃)₄]SO₄,则Y为氨水,NH₃·H₂ON+OH^-,K======10^-5。
(4)书写时,氢氧化铜固体和水不计入表达式。
(5)深蓝色晶体的主要成分是[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,加入乙醇的目的是降低其溶解度,促进晶体析出。