Question

【題目】孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，還含少量Fe、Si的化合物。某工廠以孔雀石為主要原料制備CuSO4·5H2O，主要步驟如下：

已知該條件下，通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使 Fe3+、Fe2+、Cu2+生成沉淀的 pH 分別如下：

請回答下列問題：

(1)為了提高孔雀石酸浸時的速率，除適當(dāng)增加濃硫酸濃度外，還可以采取的措施有:__________(寫一種)。

(2)試劑①是雙氧水，把 Fe2+氧化成 Fe3+的目的是__________________________。根據(jù)如圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時應(yīng)采取的條件是__________________________。

(3)試劑②為CuO，其目的是調(diào)節(jié)溶液的 pH 保持在___________________范圍。操作Ⅰ的名稱是_________________。

(4)溶液 C 得到CuSO4·5H2O的主要步驟是__________________、________________、過濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】適當(dāng)提高反應(yīng)溫度(或攪拌、將礦石研磨成粉末等其他合理等案) 調(diào)節(jié)pH時, Fe3+在Cu2+開始沉淀之前就能沉淀完全，從而把雜質(zhì)快除去 溫度控制在80C，pH控制在1.5,氧化時間為4h左右 3.2≤pH<4.7 過濾 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶

【解析】

孔雀石中加入稀硫酸，得到硫酸銅、硫酸亞鐵、水、二氧化碳，還有SiO2，那么氣體E為CO2，加入試劑②后產(chǎn)生紅褐色沉淀D，說明沉淀為Fe(OH)3，進一步說明溶液B中含有Fe3+，那么試劑①是一種具有氧化性的試劑，可將溶液A中的Fe2+氧化為Fe3+，為了不引入新雜質(zhì)，選用的試劑①是H2O2；試劑②的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+沉淀，同時保留Cu2+，溶液C為硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾干燥后可得CuSO4·5H2O，據(jù)此解答本題。

（1）為了提高孔雀石酸浸時的速率，除適當(dāng)增加濃硫酸濃度外，還可以采取的措施是升高反應(yīng)的溫度或者增大接觸面積；

（2）由分析可知試劑①是雙氧水，可將溶液A中的Fe2+氧化為Fe3+，把 Fe2+氧化成 Fe3+的目的是在Cu2+開始沉淀之前Fe3+已完全沉淀，從而把雜質(zhì)除去；由曲線圖可知，當(dāng)溫度為80℃，pH=1.5時Fe3+的轉(zhuǎn)化率最高，因此工業(yè)上氧化操作時應(yīng)采取的條件是溫度為80℃，pH=1.5時，氧化時間為4h左右；

（3）試劑②為CuO，其目的是調(diào)節(jié)溶液的 pH 保持在3.2~4.7之間，既能讓Fe3+完全沉淀，又不讓Cu2+開始沉淀；操作Ⅰ為過濾；

（4）由分析可知，溶液 C 得到CuSO4·5H2O的主要步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。