Question

【題目】無水硫酸銅是一種重要的化學(xué)試劑，工業(yè)上用低品位鋼礦(合CuS、Cu2S、CuO，以及FeO、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備無水硫酸銅的流程如下圖所示:

(NH4)2SO4、CuSO4的溶解度(g)部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：

溫度	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）氧化與浸取過程中發(fā)生的反應(yīng)之一為Cu2S被MnO2氧化時(shí)有一種非全屬單質(zhì)生成，則該反應(yīng)的離子方程式為____________，濾渣1的主要成分是__________(填化學(xué)式)，除鐵時(shí)加入CuO能得到濾渣2的原理是__________________。

（2）除鐵后，為了判斷濾液中是否有Fe3+殘留，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：__________。

（3）沉錳時(shí)還有一種酸性氣體生成，則沉錳時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。(已知pH=8.8時(shí)，Mn2+開始沉淀)。

（4）為了從料液1中盡可能多地析出粗膽礬，操作a的內(nèi)容是__________(填名稱)。

（5）工業(yè)上利用上述原理制備膽礬。已知:298K時(shí)，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38。離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí)表明該離子已完全沉淀。常溫下，若某溶液中c(Cu2+)=2.2 mol/L，c(Fe3+)=O.001mol/L，加入氧化銅除鐵時(shí)，調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________(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+的水解平衡向右移動(dòng) 從濾液中取樣，滴加KSCN溶液，顯血紅色說明殘留Fe3+，不顯血紅色說明無Fe3+殘留（其他合理答案均可 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌) 3.3<pH≤4

【解析】本題主要考查對(duì)于工業(yè)上用低品位鋼礦制備無水硫酸銅流程的評(píng)價(jià)。

（1）生成的非全屬單質(zhì)為S，則該反應(yīng)的離子方程式為Cu2S+2MnO2+8H+=2Mn2++S+2Cu2++4H2O，濾渣1的主要成分是SiO2、S（或SiO2、S、MnO2），除鐵時(shí)加入CuO能得到濾渣2的原理是CuO消耗溶液中的H+，有利于Fe3+的水解平衡向右移動(dòng)。

（2）除鐵后，為了判斷濾液中是否有Fe3+殘留，可用實(shí)驗(yàn)方案：從濾液中取樣，滴加KSCN溶液，顯血紅色說明殘留Fe3+，不顯血紅色說明無Fe3+殘留（其他合理答案均可）。

（3）沉錳時(shí)還有一種酸性氣體生成，該氣體為二氧化碳，則沉錳時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（4）為了從料液1中盡可能多地析出粗膽礬，操作a的內(nèi)容是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。

（5）Cu2+開始沉淀時(shí)c(OH－)= =1×10-10mol/L，pH=4，加入氧化銅除鐵時(shí)，c(Fe3＋)<1×10-5mol/L，c(OH－)>( =(=2×10-11mol/L，c(H＋)< =mol/L =5×10-4mol/L，pH>3.3，調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.3<pH≤4。