Question

利用废铁丝、硫酸铜废液(含硫酸亚铁)和被有机物污染的废
铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：

试回答下列问题：
(1)铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，可能发生反应的离子方程式有______________________________________________
(2)废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因可能是：
①灼烧不充分Cu未被完全氧化。
②CuO被还原。还原剂可能是________，该反应的化学方程式是___________________
(3)为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，还通入O₂。通入O₂的目的是(用化学反应方程式表示)____________________。
(4)直接向氧化铜混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，也可达到充分酸溶的目的，但实际操作中较少使用，原因可能是__________________________________________

Answer 1

(1)Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O，
2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑
(2)C或CO　2CuO＋C2Cu＋CO₂↑或CuO＋COCu＋CO₂
(3)2Cu＋O₂＋2H₂SO₄2CuSO₄＋2H₂O
(4)生成等量CuSO₄晶体所消耗的H₂SO₄更多，且会产生污染大气的气体

废铁丝中含有铁锈(Fe₂O₃·xH₂O)，所以在用稀硫酸处理时可能发生的反应有：Fe₂O₃＋6H^＋=2Fe^3＋＋3H₂O,2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋，Fe＋2H^＋=Fe^2＋＋H₂↑；废铜粉在灼烧后得到的产物中含有单质铜，可能是原来杂质中含有C等还原性杂质导致；Cu在不断通入氧气和加热的条件下，可溶解于稀硫酸中，发生反应2Cu＋O₂＋2H₂SO₄ 2CuSO₄＋2H₂O；若用浓硫酸来溶解，发生反应Cu＋2H₂SO₄(浓)CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O，其缺点是生成等量硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多，且会产生污染大气的气体SO₂。