Question

3．生物濕法冶金是一種很有前途的新工藝，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一種細(xì)菌在酸性水溶液、氧氣存在下，可以將黃銅礦（主要成分是CuFeS₂，含少量雜質(zhì)SiO₂）氧化成硫酸鹽，某工廠運(yùn)用該原理生產(chǎn)銅和綠礬（FeSO₄•7FeSO₄）的工藝如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）黃銅礦CuFeS₂中Cu的化合價(jià)+2．
（2）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，生物濕法煉銅與高溫?zé)掋~相比，它的優(yōu)點(diǎn)有不需要加熱，耗能少，沒(méi)有二氧化硫等尾氣產(chǎn)生．（至少答出兩點(diǎn)）
（3）反應(yīng)②中CuO的作用為調(diào)節(jié)混合溶液的pH，使Fe³⁺完全沉淀．
（4）試劑a為稀硫酸，試劑b為鐵粉．
（5）欲從溶液中獲得綠礬晶體，第⑥步實(shí)驗(yàn)操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌干燥．
（6）我國(guó)早在西漢時(shí)期，就有濕法煉銅的記述：“曾青得鐵則化為銅”，發(fā)生該反應(yīng)的步驟有③（填序號(hào)）．

Answer 1

分析 根據(jù)生產(chǎn)銅和綠礬的工藝可知，黃銅礦先氧化成硫酸鹽，得溶液A，再加故氧化銅調(diào)節(jié)溶液的PH值，得固體B為氫氧化鐵沉淀和溶液B，溶液B中含有銅離子，再通過(guò)還原反應(yīng)得銅單質(zhì)，氫氧化鐵再用稀硫酸溶解，再用鐵粉還可得C為硫酸亞鐵溶液，再通過(guò)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶得綠礬，
（1）根據(jù)化合價(jià)代數(shù)為0可判斷黃銅礦CuFeS₂中Cu的化合價(jià)；
（2）根據(jù)元素守恒和電荷守恒寫化學(xué)方程式，根據(jù)煉銅時(shí)的耗能和環(huán)保的角度分析；
（3）加入過(guò)量氧化銅調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子變成氫氧化鐵沉淀；
（4）加入稀硫酸溶解氫氧化鐵生成硫酸鐵，加入鐵粉和硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
（5）從溶液中獲得綠礬晶體需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾操作、洗滌干燥；
（6）濕法煉銅就是用鐵轉(zhuǎn)換出銅．

解答 解：根據(jù)生產(chǎn)銅和綠礬的工藝可知，黃銅礦先氧化成硫酸鹽，得溶液A，再加故氧化銅調(diào)節(jié)溶液的PH值，得固體B為氫氧化鐵沉淀和溶液B，溶液B中含有銅離子，再通過(guò)還原反應(yīng)得銅單質(zhì)，氫氧化鐵再用稀硫酸溶解，再用鐵粉還可得C為硫酸亞鐵溶液，再通過(guò)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶得綠礬，
（1）根據(jù)化合價(jià)代數(shù)為0可知黃銅礦CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，
故答案為：+2；
（2）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為 4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，生物濕法煉銅與高溫?zé)掋~相比，它的優(yōu)點(diǎn)有不需要加熱，耗能少，沒(méi)有二氧化硫等尾氣產(chǎn)生等，
故答案為：4CuFeS₂+17O₂+2H₂SO₄=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；不需要加熱，耗能少，沒(méi)有二氧化硫等尾氣產(chǎn)生；
（3）加入過(guò)量氧化銅調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子變成氫氧化鐵沉淀，
故答案為：調(diào)節(jié)混合溶液的pH，使Fe³⁺完全沉淀；
（4）制取的是綠礬，溶解氫氧化鐵應(yīng)該選用稀硫酸，還原鐵離子，不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，最佳選擇是鐵粉，
故答案為：稀硫酸；鐵粉；
（5）獲得的濾液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌干燥，最后得到綠礬，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（6）我國(guó)早在西漢時(shí)期，就有濕法煉銅的記述：“曾青得鐵則化為銅”，該濕法煉銅就是用鐵轉(zhuǎn)換出銅，與題中流程中的步驟③一致，
故答案為：③．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)生成銅和綠礬的工業(yè)流程，涉及了實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)方程式書寫、溶液PH的調(diào)節(jié)等知識(shí)，本題難度中等．