Question

【題目】經(jīng)多年勘測(cè)，2018年11月23日省自然資源廳發(fā)布消息稱在皖江地區(qū)發(fā)現(xiàn)特大銅礦床，具有重大實(shí)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下圖：

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(jià)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(xué)式）溶液，固體2的成份為PbSO4和_______。當(dāng)試劑A的濃度為6mol·L-1時(shí) ，“浸出”實(shí)驗(yàn)中，銅的浸出率結(jié)果如圖所示。所采用的最佳實(shí)驗(yàn)條件(溫度、時(shí)間)為_______________。

（3）最適合的試劑B是_______(填序號(hào))，最適合的試劑C是______（填序號(hào)），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(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和_______，操作2的步驟為________________過(guò)濾、洗滌。

（5）根據(jù)已知信息，請(qǐng)計(jì)算：當(dāng)Fe3+完全沉淀時(shí)，溶液中Al3+理論最大濃度為______。（提示：當(dāng)離子濃度≤1×10-5mol·L時(shí)，認(rèn)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(shí) e b CuO、Fe(OH)3、Al(OH)3 漏斗 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 0.375mol/L

【解析】

（1）根據(jù)化合物的各元素化合價(jià)為0分析作答；硫元素原子序數(shù)為16，根據(jù)其原子結(jié)構(gòu)示意圖來(lái)判斷元素周期表的位置；氣體與碳酸銨反應(yīng)生成亞硫酸銨，根據(jù)元素守恒可推出該氣體為二氧化硫；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�流程圖中固體1主要有CuS2，想得到膽礬引入硫酸根離子，據(jù)此分析作答；工藝上，選出銅的浸出率最高的點(diǎn)即時(shí)最佳實(shí)驗(yàn)條件；

（3）溶液1中含銅離子、亞鐵離子和鋁離子，可加入環(huán)保氧化劑過(guò)氧化氫，將亞鐵離子氧化成穩(wěn)定的鐵離子，便于沉淀，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)脑噭�，且不引入其他雜質(zhì)離子的前提下除掉鐵離子與鋁離子，得到純凈的硫酸銅溶液，據(jù)此分析作答；

（4）操作1為過(guò)濾過(guò)程，操作2為蒸發(fā)結(jié)晶，最終得到膽礬的過(guò)程，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求與基本操作分析所需實(shí)驗(yàn)儀器及操作步驟；

（5）先根據(jù)題意計(jì)算出Fe3+完全沉淀時(shí)的氫氧根離子濃度，再結(jié)合Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-33，得出結(jié)論；

（1）CuFeS2分子中銅為+2價(jià)，鐵為+2價(jià)，設(shè)硫元素化合價(jià)為x，則+2+2+2x = 0，解得x = -2價(jià)，硫元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，則其在周期表中的位置是第三周期ⅥA族；根據(jù)題意可知，上述流程中生成亞硫酸銨的離子方程式：SO2+CO32-=SO32-+CO2（SO2+H2O+2CO32-=SO32-+2HCO3-）。

故答案為：-2；第三周期ⅥA族；SO2+CO32-=SO32-+CO2（SO2+H2O+2CO32-=SO32-+2HCO3-）；

（2）固體1加入試劑A后會(huì)生成硫酸銅溶液，則結(jié)合流程圖可知，最適合的試劑A是硫酸，又SiO2不溶于水也不溶于硫酸，則固體2的成分中有SiO2；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在坐標(biāo)系中，溫度為90℃、浸出時(shí)間為2.5小時(shí)，銅的浸出率最高，此溫度和浸出時(shí)間為最佳實(shí)驗(yàn)條件，

故答案為：H2SO4；SiO2；90℃、2.5小時(shí)

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程圖可知，需首先將亞鐵離子氧化成鐵離子，根據(jù)除雜原則，最好選環(huán)保氧化劑過(guò)氧化氫，a和c雖具有氧化性，但會(huì)引入氯離子與錳離子、鉀離子等雜質(zhì)，故a、c不選，e選；繼續(xù)加入調(diào)節(jié)溶液酸堿性的試劑，使溶液中鐵離子與鋁離子沉淀下來(lái)，且不引入其他雜質(zhì)離子，試劑C可選氧化銅，d氫氧化鈉是強(qiáng)堿，過(guò)量的氫氧化鈉會(huì)使已經(jīng)沉淀的氫氧化鋁溶解，不能達(dá)到除雜目的，f碳酸鉀會(huì)引入新的雜質(zhì)，故d、f不選，b選；

故答案選：e；b；

（4）操作1是將生成的沉淀過(guò)濾，所用儀器除燒杯、玻璃棒以外，還需要用到漏斗；操作2為硫酸銅溶液得到膽礬（五水合硫酸銅）的過(guò)程，則需要進(jìn)行的操作步驟為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，

故答案為：漏斗；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（5）當(dāng)Fe3+完全沉淀時(shí)，所需的氫氧根離子濃度c(OH-) = = 2×10-11 mol/L，則這時(shí)溶液中Al3+理論最大濃度 = = 0.375 mol/L，

故答案為：0.375 mol/L；