Question

【題目】某工廠以孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3，含有少量Fe、Si的氧化物]為主要原料制備藍礬晶體(CuSO4·5H2O)，其生產(chǎn)流程如圖所示：

已知該條件下，通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性而使Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋生成沉淀的pH分別如下表所示：

物質(zhì)	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe(OH)3	2.2	3.2
Fe(OH)2	7.6	9.6
Cu(OH)2	4.7	6.4

回答下列問題：

(1)棄渣的主要成分是____________，Ⅱ中有“洗滌”的操作，其目的是_____________________。

(2)溶液A中的金屬離子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。試劑①是一種氧化劑，則試劑①最好為下列中的____________，反應(yīng)的離子方程式為______________________。

a．Na2O2 b．H2O2 c．Cl2 d．KSCN

(3)根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上氧化操作時應(yīng)采取措施將反應(yīng)溫度及溶液pH分別控制在_________________，氧化時間為________h左右。

(4)操作Ⅰ中溶液的pH應(yīng)控制在________范圍內(nèi)。

(5)欲測定溶液A中Fe2＋的濃度，可用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定，則KMnO4溶液應(yīng)置于________(填“酸”或“堿”)式滴定管中。若滴定20.00mLA的溶液，用去0.0240mol·L－1KMnO4溶液16.00mL時恰好達到滴定終點，則A溶液中Fe2＋的濃度為________________。

Answer 1

【答案】

(1)SiO2；除去晶體表面附著的雜質(zhì)

(2)b；2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O

(3)80℃；pH＝1.5；4

(4)3.2≤pH<4.7

(5)酸 ；0.096mol·L－1

【解析】

試題分析：(1) 孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3，含有少量Fe、Si的氧化物]中的堿式碳酸銅和鐵的氧化物能夠溶于硫酸，二氧化硅不能溶解，因此棄渣的主要成分是二氧化硅，Ⅱ中有“洗滌”的操作，目的是除去晶體表面附著的雜質(zhì)，故答案為：SiO2；除去晶體表面附著的雜質(zhì)；

(2)根據(jù)幾種氫氧化物的溶解時的pH數(shù)據(jù)可知，為了不影響銅離子，應(yīng)該將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子后調(diào)節(jié)溶液的pH 使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀除去，試劑①是一種氧化劑，a．Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，會使銅離子形成沉淀，錯誤；b．H2O2能夠氧化亞鐵離子，正確；c．Cl2會引入雜質(zhì)離子氯離子；錯誤；d．KSCN不具有氧化性，錯誤；故選b；反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O，故答案為：b；2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；

(3)根據(jù)圖中有關(guān)數(shù)據(jù)，80℃，pH＝1.5時氧化速率和效率較高；氧化時間在4h左右，氧化效率達到較高水平，繼續(xù)延長時間，轉(zhuǎn)化率增大很少，故答案為：80℃，pH＝1.5；4；

(4)操作Ⅰ目的是使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀除去，而不影響銅離子，溶液的pH應(yīng)控制在3.2≤pH<4.7范圍內(nèi)，故答案為：3.2≤pH<4.7；

(5) KMnO4溶液具有強氧化性，應(yīng)該選用酸式滴定管盛裝；Fe2+溶液與KMnO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)中MnO4-被還原為Mn2+，最小公倍數(shù)為5，所以KMnO4前系數(shù)為1，Fe2+前系數(shù)為5，反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根據(jù)離子方程可知MnO4-～5Fe2+，用去 KMnO4的物質(zhì)的量為0.016L×0.024mol/L=3.84×10-4mol，所以A溶液中Fe2+濃度為=0.096mol/L，故答案為：酸；0.096。