Question

氧化銅礦石含有CuO和Cu₂(OH) ₂CO₃，還含有Fe₂O₃、FeO和SiO₂等。銅、鐵是畜禽所必需的微量元素。某飼料廠聯(lián)合生產(chǎn)硫酸銅和硫酸亞鐵工藝流程如下：
 
（1）氧化銅礦石粉碎的目的是                。
（2）寫出“酸浸”中Cu₂(OH) ₂CO₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式           。
（3）“中和/過濾”中加入CaCO₃的目的是                       。
（4）上述工藝流程中多處涉及“過濾”，實驗室中過濾操作需要使用的玻璃儀器有   。
（5）加入鐵屑的作用是        、        。
（6）下表和下圖為“烘干粉碎”的試驗結(jié)果。

序號	t/h	t/℃	m/g	x
1	3	80	5	4
2	3	160	10	1
3	4	160	10	0.8
4	4	160	5	0
5	5	80	5	3
6	5	160	15	1

硫酸銅晶體(CuSO₄·5H₂O)干燥試驗表

硫酸亞鐵干燥曲線圖
表中，m為CuSO₄·5H₂O晶體的質(zhì)量，x為干燥后所得晶體中結(jié)晶水的個數(shù)。據(jù)此可確定由CuSO₄·5H₂O和FeSO₄·7H₂O脫水得流程中所示產(chǎn)品的適宜工藝條件分別為        ，           （分別指出兩條件的溫度和時間）。

Answer 1

19．（15分）
（1）增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率。（2分）
（2）Cu₂(OH) ₂CO₃＋4H⁺＝2Cu²⁺＋3H₂O＋CO₂↑（2分）
（3）適當(dāng)降低溶液的酸性，使Fe³⁺水解成沉淀而除出（2分）
（4）燒杯、玻璃棒、漏斗（3分，各1分）
（5）使母液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺（1分）、除去Cu²⁺，提高硫酸亞鐵晶體的純度（1分，
其他合理答案也給分）。
（6）160℃、3h，125（±5）℃、4.0h （4分，每空2分）

試題分析：（1）根據(jù)加快化學(xué)反應(yīng)速率的方法，氧化銅礦石粉碎，增大與硫酸的接觸面積，加快了兩者反應(yīng)的速率。
（2）寫離子方程式不僅要質(zhì)量守恒定量，還要符合電荷守恒定量，先確定反應(yīng)物是Cu₂(OH) ₂CO₃和H⁺，酸和鹽的反應(yīng)應(yīng)該生成別一種酸和別一種鹽，所以生成物是Cu²⁺和H₂CO₃，H₂CO₃不穩(wěn)定分解成H₂O＋CO₂。
（3）該實驗的目的是聯(lián)合生產(chǎn)硫酸銅和硫酸亞鐵，硫酸銅通過濾液蒸發(fā)結(jié)晶，烘干粉碎可以制取，因此硫酸亞鐵由另一條線獲得，經(jīng)“中和/過濾”所得濾渣應(yīng)該是含鐵的沉淀——Fe（OH）₃，由于前一步只加入KMnO₄，目的是將溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，F(xiàn)e³是弱堿陽離子，水解后生成Fe（OH）₃和H⁺，根據(jù)題目所給條件“中和/過濾”，很容易想到用CaCO₃中和過量的硫酸，降低了溶液的酸性， 促進Fe³⁺水解成沉淀Fe（OH）₃而除出。
（4）過濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗
（5）溶液中的大部分Fe³⁺水解成沉淀Fe（OH）₃，還有少量Cu²⁺和Fe³⁺存在于濾液中，加入鐵屑不僅使母液中Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，而且同時除去Cu²⁺，提高硫酸亞鐵晶體的純度，不會引入新的雜質(zhì)離子。
（6）根據(jù)表2和圖6可知，由CuSO₄·5H₂O脫水制CuSO₄·H₂O，那么X應(yīng)該是1，溫度應(yīng)選160℃，時間選3h，由FeSO₄·7H₂O脫水制FeSO₄·3H₂O，在圖上找到3對應(yīng)的坐標(biāo)為（125℃±5，4.0h）。