以黄铜矿(主要成分是CuFeS2,含少量杂质SiO2)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、

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以黄铜矿(主要成分是CuFeS₂,含少量杂质SiO₂)为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来,湿法炼铜有了新进展,科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐:4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂

4CuSO₄+2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O。某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下:

回答下列问题:
(1)下列物质中可以用于上述流程中调节溶液pH的是　　　　(填序号)。

A．Cu；

B．Cu₂(OH)₂CO₃；

C．H₂SO₄；

D．Fe；E.CuO

(2)滤渣A的主要成分为　                    (写化学式)。
(3)写出反应Ⅰ的化学方程式:　                    。
(4)试剂a为　　　                             　。
(5)欲从溶液中获得绿矾晶体,分离操作Ⅰ应为　　　　(写操作名称)。
(6)生产过程中,除了试剂a、H₂O可以循环使用外,还可循环使用的物质有　　　　(写化学式)。

答案

(1)BE
(2)Fe(OH)₃
(3)2CuSO₄+2H₂O

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑
(4)铁粉
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(6)H₂SO₄、O₂

解析

(1)流程图中的混合溶液为CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃。调节pH的目的是除去Fe³⁺,Fe³⁺水解的方程式为:Fe³⁺+3H₂O

Fe(OH)₃+3H⁺。要求加入的试剂能与H⁺反应,不能引入除Cu²⁺、Fe³⁺外的其他杂质离子,不能与Fe³⁺反应,故供选试剂中只有B、E适合。(3)电解CuSO₄溶液,其产物为Cu、O₂和H₂SO₄。(4)Fe(OH)₃与H₂SO₄反应生成Fe³⁺,最终要得到绿矾,故试剂a应为铁粉。(5)绿矾含有结晶水,从溶液中分离的操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,最后过滤即可。(6)电解生成的H₂SO₄和O₂也可循环
使用。

举一反三

实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO₄·7H₂O),主要工艺流程如下。

(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是　　　。
A.品红溶液              B.紫色石蕊试液
C.酸性KMnO₄溶液         D.溴水
(2)过程①中,FeS、O₂和H₂SO₄反应的化学方程式为                              。
(3)过程③中需加入的物质是　                             。
(4)过程④中,蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外,还需要             。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的　　　　(填序号)。
A.稀硫酸       B.CaCO₃        C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70～80 ℃,目的是　           。
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.700 0 g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的BaCl₂溶液;③过滤、洗涤、干燥,称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)(SO₄)]_n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为　　　　。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

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用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)。有如下操作:

已知:在pH为4～5时,Fe³⁺几乎完全水解而沉淀,而此时Cu²⁺却几乎不水解。
(1)氧化剂A可选用　　　　(填编号,下同)。
①Cl₂   ②H₂O₂   ③HNO₃   ④KMnO₄
(2)要得到较纯的产品,试剂B可选用　　　　。
①NaOH   ②FeO   ③CuO   ④Cu₂(OH)₂CO₃
(3)从滤液经过结晶得到氯化铜的方法是　　　　(按实验先后顺序填编号)。
①过滤   ②冷却   ③蒸发浓缩   ④蒸发至干
(4)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl₂·xH₂O)中x值,某兴趣小组设计了两种实验方案:
方案一:称取m g晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水CuCl₂的质量为n g。
方案二:称取m g晶体,加入足量10%的氢氧化钠溶液、过滤、洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止,冷却、称量所得固体的质量为n g。
①方案一中灼烧CuCl₂·xH₂O得到无水CuCl₂,应在　　　　(填仪器名称)中进行。
方案二中配制一定量10%的氢氧化钠溶液,其操作步骤是计算、称量、　　　　。
②试评价上述两种实验方案,其中可行的方案是　　　　,另一种方案不可行的理由是                                                               　,若用方案二,计算得x=　　　　　　　(用含m、n的代数式表示)。

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Fe²^＋和I^－是两种常见的还原性离子。
（1）向FeSO₄溶液中滴加氯水，溶液由浅绿色变成黄色，反应的离子方程式为；向KI溶液中滴加氯水，溶液由无色变成黄色，反应的离子方程式：。
（2）请以FeSO₄溶液、KI溶液、氯水为试剂验证I^－的还原性强于Fe²^＋。设计实验方案，补充完成实验步骤、预期现象和结论。其他限选试剂：3 mol·L^－1 H₂SO₄、0.01 mol·L^－1KMnO₄、20% KSCN、3%H₂O₂、淀粉溶液、紫色石蕊溶液。

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：取2mLFeSO₄溶液和2mLKI溶液混合于试管中，再滴加1～2滴氯水。	；
步骤2：____________________________________ ____________________________________。

（3）利用（2）提供的试剂证明碘与铁的化合物中铁显＋2价，实验操作和现象是：取少量样品溶于水，。

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某研究所对含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料进行相关的研究。实验过程如下：

回答下列问题：
（1）滤渣的成分为            ，操作①的名称为            。
（2）上图溶液B中所发生反应的离子方程式为                  。
（3）实验要求向溶液B中通入过量的空气，证明通入空气过量的方法是           。
（4）操作③第一步需要的仪器除了酒精灯、铁架台外，还需要         、         。
（5）某同学利用下面装置制备氢气并利用氢气还原某金属氧化物，根据要求回答问题。

①请设计一个实验方案验证H₂的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是A→_____→_____→_____→D（除D装置外，其它装置不能重复使用），最后D装置中所加药品为____________，其作用是___________________。
②点燃B处酒精灯之前必须进行的操作是____________________。

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菱锌矿的主要成分是碳酸锌，还含有少量的Fe₂O₃、FeO、CuO等杂质。如图是以菱锌矿为原料制取轻质氧化锌的一种工艺流程，该流程还可以得到两种副产品——海绵铜和铁红。

请结合下表数据，回答问题：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe²^＋	6.3	9.7
Fe³^＋	1.5	3.2
Zn²^＋	6.2	8.0

（1）下列试剂中，________（填代号）可作为试剂甲的首选。
A．KMnO₄　 B．Cl₂　 C．H₂O₂　 D．浓硝酸
根据所选试剂写出与之反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（2）氢氧化铁固体会吸附一些SO₄^2-，如何洗涤Fe（OH）₃固体以及如何判断是否洗涤干净？
洗涤方法：______________________________________________________________，判断是否洗涤干净的方法是_______________________________________。
（3）除铁步骤中加入氨水的目的是调节溶液的pH，其适宜的pH范围是______________；调节溶液pH时，除了氨水外，还可以加入下列物质中的________。
a．Zn　 b．ZnO　 c．Zn（OH）₂　 d．CuO
（4）经测定乙溶液中仍含有少量的Fe³^＋和Zn²^＋。若c（Fe³^＋）为4.0×10^－17 mol·L^－1，则c（Zn²^＋）为______________ mol·L^－1。（已知K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^－38，K_sp[Zn（OH）₂]＝1.2×10^－17）。

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