Question

以黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含少量杂质SiO2等）为原料进行炼铜，同时得到副产品绿矾（FeSO4·7H2O）。其主要流程如下：

已知：① 4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O

②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）试剂a是__________，试剂b是__________。

（2）操作X应为蒸发浓缩、__________、__________。

（3）反应Ⅱ中加CuO调pH为__________，目的是使Fe3+形成Fe（OH）3沉淀，防止生成Cu（OH）2沉淀。

（4）反应Ⅴ的离子方程式为：__________________________________________。

 

Answer 1

（1）Fe（或铁） 稀硫酸

（2）冷却结晶 过滤（洗涤干燥）

（3）3．7～4．7

（4）Fe+2Fe3+=3Fe2+

【解析】以黄铜矿为原料进行炼铜，同时得到副产品绿矾的主要流程如下：反应Ⅰ是将CuFeS2转化为CuSO4和Fe2（SO4）3，并过滤除去SiO2。反应Ⅱ是通过水解反应分离CuSO4和Fe2（SO4）3，根据表中给出的数据可知，Fe3+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是2．7～3．7，Cu2+的氢氧化物从开始沉淀到沉淀完全的pH范围是4．7～6．7，要想将溶液中的Fe3+完全沉淀且Cu2+不能沉淀，需要调节溶液的pH为3．7～4．7；为了不引入新杂质，可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH至3．7～4．7，此时Fe3+完全沉淀；最后过滤，即可得到纯净的CuSO4溶液和Fe（OH）3沉淀。由实验目的知，反应Ⅲ是将CuSO4转化为Cu，所以加入的试剂a是过量的Fe，反应后过滤得到FeSO4溶液和Fe、Cu混合物。反应Ⅳ是从Fe、Cu混合物中得到Cu，所以加入的试剂b是稀硫酸。反应Ⅴ是将Fe2（SO4）3转化为FeSO4溶液，发生反应的离子方程式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+。操作X是从FeSO4溶液中得到绿矾，操作方法为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。