Question

【題目】經多年勘測，2018年11月23日省自然資源廳發布消息稱在皖江地區發現特大銅礦床，具有重大實際意義。以黃銅礦(主要成分為CuFeS2,含有少量PbS、Al2O3、SiO2)為原料制取膽礬的流程如圖：

已知：常溫下Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38, Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-33，Ksp[Cu(OH)2]=3.0×10-20。

（1）CuFeS2中硫元素的化合價為______，硫元素在周期表中的位置是______________。

寫出上述流程中生成亞硫酸銨的離子方程式：____________。

（2）最適合的試劑A是________（寫化學式）溶液，固體2的成份為PbSO4和_______。當試劑A的濃度為6mol·L-1時 ，“浸出”實驗中，銅的浸出率結果如圖所示。所采用的最佳實驗條件(溫度、時間)為_______________。

（3）最適合的試劑B是_______(填序號)，最適合的試劑C是______（填序號），固體3的成份為_________________________。

a．Cl2 b．CuO c．酸性高錳酸鉀溶液 d．NaOH e．H2O2 溶液 f．K2CO3

（4）操作1如在實驗室中進行，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和_______，操作2的步驟為_______________，_______________，過濾、洗滌。

（5）根據已知圖像信息，請計算：當Fe3+完全沉淀時，溶液中Al3+理論最大濃度為______。

（提示：當離子濃度≤1×10-5mol·L時，認為該離子沉淀完全）

Answer 1

【答案】-2 第三周期ⅥA族 SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－） H2SO4 SiO2 90℃、2.5小時 e b CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3 漏斗 蒸發濃縮 冷卻結晶 0.375mol/L

【解析】

（1）高溫焙燒黃銅礦（氧氣過量）生成二氧化硫氣體，氧化銅，四氧化三鐵；（2）根據強酸制弱酸原理，二氧化硫與碳酸銨反應生成亞硫酸銨和二氧化碳氣體；（3）固體1中含有氧化銅、四氧化三鐵、氧化鉛、氧化鋁、二氧化硅，因為要制取膽礬，所以試劑A應該是足量硫酸溶液，金屬氧化物與酸反應生成鹽和水，得到固體硫酸鉛和二氧化硅，溶液1硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁的混合液，過濾分離固體和溶液；（4）溶液1中加入氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，然后調節pH值，將鐵離子，鋁離子沉淀，因為不能摻入新的雜質所以氧化劑選擇雙氧水，氧化銅調節pH值，過濾除掉沉淀。（5）將溶液2蒸發、濃縮、冷卻、結晶、過濾、洗滌得到產品膽礬。

（1）根據化合物正負化合價代數和為零，確定CuFeS2中硫元素的化合價為-2，硫元素在周期表中的位置是第三周期ⅥA族，利用強酸制弱酸原理書寫方程式，注意二氧化硫少量生成亞硫酸銨和碳酸氫銨，適量生成亞硫酸銨和二氧化碳，所以上述流程中生成亞硫酸銨的離子方程式為：SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－）；

答案：SO2+CO32－=SO32－+CO2（SO2+H2O+2CO32－=SO32－+2HCO3－）。

（2）因為要制取膽礬，最適合的試劑A是硫酸溶液，固體2的成份為PbSO4和二氧化硅。根據題干給出的圖像可知當試劑A的濃度為6mol·L-1時 ，當90℃、2.5小時，“浸出”實驗中，銅的浸出率幾乎達到了100%，所以所采用的最佳實驗條件(溫度、時間)為90℃、2.5小時；

正確答案： H2SO4 SiO2 90℃、2.5小時

（3）溶液1到溶液2的過程中需要除掉鋁離子、鐵離子、亞鐵離子，選擇氧化劑先把亞鐵離子氧化為鐵離子，再調pH值，使鐵離子、鋁離子沉淀完全，因為除雜同時不可加入新的雜質，所以氧化劑選擇雙氧水，氧化銅調節pH；固體3為 CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3；

答案：e b CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3

（4）操作1過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗，操作2制取膽礬，所以需要將溶液2蒸發、濃縮、冷卻、結晶、過濾、洗滌得到產品膽礬；

答案：漏斗 蒸發濃縮 冷卻結晶

（5）當離子濃度≤1×10-5mol·L時，認為該離子沉淀完全；當Fe3+完全沉淀時，==，因此=，c（Al3+）=0.375mol/L
答案：0.375mol/L