Question

【題目】CuAlO2是重要化工品，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O（摩爾鹽）是化學(xué)上常用的分析試劑。某小組以黃銅礦（主要成分是CuFeS2，含少量SiO2）為原料制備這兩種化工品，流程如圖：

已知：①幾種氫氧化物的開始沉淀和完全沉淀的pH，如表所示。

	Cu（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開始沉淀/pH	4.7	7.6	2.7
完全沉淀/pH	6.7	9.6	3.7

②4CuO+4Al(OH)34CuAlO2+6H2O+O2↑

回答下列問題：

（1）CuAlO2中銅的化合價(jià)為__；濾渣1的主要成分是__（填化學(xué)式）。

（2）反應(yīng)物中鐵元素被氧化的目的是__。

（3）提高這兩種方案中“酸浸”反應(yīng)速率都需要加熱，但溫度都不宜過高，其原因是__。

（4）在混酸法中，CuFeS2溶于混酸生成Cu2+，Fe3+，SO42-和一種無色氣體，該氣體遇空氣迅速變?yōu)榧t棕色。寫出CuFeS2與混酸反應(yīng)的離子方程式__。

（5）評價(jià)上述流程，補(bǔ)充完整：

	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
細(xì)菌法	①__	化學(xué)反應(yīng)慢，需要時(shí)間長
混酸法	節(jié)省時(shí)間	②___

Answer 1

【答案】+1 SiO2 鐵元素沉淀時(shí)，亞鐵離子難與銅離子分離，三價(jià)鐵離子易與銅離子分離 溫度過高，細(xì)菌會失去活性，硝酸揮發(fā)和分解加快 3CuFeS2+17NO3-+20H+=3Cu2++3Fe3++6SO42-+17NO↑+10H2O 環(huán)保，不產(chǎn)生污染性氣體 排放有毒NO氣體

【解析】

在混酸法中，CuFeS2溶于混酸生成Cu2+，Fe3+，SO42-和一氧化氮，細(xì)菌法是CuFeS2與硫酸氧氣反應(yīng)生成硫酸鐵，硫酸銅和水，銅鐵礦中的二氧化硅不與酸反應(yīng)，稱為濾渣1，濾液中加入氧化銅，使三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，由于氫氧化銅和氫氧化亞鐵沉淀時(shí)的pH比較接近，不易分離，濾液2中含有銅離子，加入硫酸鋁和氫氧化鈉后可以得到氫氧化銅和氫氧化鋁的混合物，將氫氧化銅加熱分解得到氧化銅，再與氫氧化鋁在加熱的條件下生成CuAlO2，制摩爾鹽是將氫氧化鐵加還原性酸生成硫酸亞鐵，再加硫酸銨即可以得到摩爾鹽。

(1)在CuAlO2中鋁為+3價(jià)，氧為-2價(jià)，故銅為+1價(jià)。黃銅中的二氧化硅不溶于酸，濾渣1為二氧化硅。

(2)分析表格pH數(shù)據(jù)知，調(diào)節(jié)pH不能以Fe(OH)2形式分離Fe2+和Cu2+，容易以Fe(OH)3形式分離Fe3+和Cu2+；

(3)溫度高，細(xì)菌會變性，失去催化活性，硝酸隨溫度升高而揮發(fā)性增強(qiáng)，分解速率加快，導(dǎo)致反應(yīng)物濃度急劇降低，反應(yīng)速率減慢；

(4)依題意，反應(yīng)物是CuFeS2，HNO3和H2SO4，產(chǎn)物是Cu2+，Fe3+， NO，SO42-和H2O；(5)評價(jià)方案要從節(jié)能，環(huán)保，省時(shí)，成本等角度考慮，抓住關(guān)鍵點(diǎn)。顯然，細(xì)菌催化法環(huán)保，但耗時(shí)多；混酸法省時(shí)，但產(chǎn)生NO，一氧化氮有毒；