Question

下面是利用工業(yè)冶煉硫酸銅(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等雜質(zhì))提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程。

已知：①Fe3+ Cu2+ 開始沉淀的pH分別2．7、5．4，完全沉淀的pH分別為3．7、6．4;

②KSP[(Cu(OH)2]=2×10-20

（1）溶解操作中需要配制含銅64g/L的硫酸銅溶液100L，需要稱量冶煉級(jí)硫酸銅的質(zhì)量至少為 Kg。

（2）氧化步驟中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為①

②AsO2— + H2O2+ H+=H3AsO4 ③ H3AsO4+ Fe3+=FeAsO4↓+ 3H+

（3）若要檢驗(yàn)調(diào)節(jié)pH后溶液的Fe3+是否除盡，方法是 ；氧化后需要將溶液進(jìn)行稀釋，稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過 mol·L-1。

（4）固體I的主要成分除 FeAsO4外還有 ，操作Ｉ為

（5）利用以上電鍍級(jí)硫酸銅作為電解質(zhì)溶液，電解粗銅（含鐵、銀雜質(zhì)）制備純銅，寫出陽極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式

Answer 1

（16分）

（1）16 （2分）

（2）H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O （2分）

（3）取少量溶液Ⅰ于試管, 加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則說明Fe3+已經(jīng)除盡；2×10-2

（各2分，共4分）

（4）Fe(OH)3、CaCO3（各1分，共2分）；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾干燥（2分，答對(duì)兩個(gè)給即可）

（5）Fe—2e—= Fe2+ ；Cu —2e—= Cu2+ （各2分，共4分）

【解析】

試題分析：（1）m（CuSO4）=64g/L×100L÷（64/160）=16000g=16Kg。

（2）溶液中含具有還原性的Fe2+，H2O2與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：H2O2+2 H+ +2Fe2+ = 2Fe3+ +2H2O。

（3）Fe3+能與SCN反應(yīng)，溶液變?yōu)榧t色，所以檢驗(yàn)調(diào)節(jié)pH后溶液的Fe3+是否除盡，方法是：取少量溶液Ⅰ于試管, 加入幾滴KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)紅色，則說明Fe3+已經(jīng)除盡；因?yàn)樾枰�把溶液的pH調(diào)節(jié)至5，即c（OH）=10-9molL1，根據(jù)KSP[(Cu(OH)2]可得Cu2+恰好沉淀時(shí)的Cu2+濃度為：c（Cu2+）=2×10-20÷（10-9）2=2×10-2，稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過2×10-2molL1。

（4）加入Na2CO3后，CO32與Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉淀，F(xiàn)e3+開始沉淀的pH分別2．7，完全沉淀的pH分別為3．7，所以pH調(diào)節(jié)至5時(shí)，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，所以固體I的主要成分除 FeAsO4外還有Fe(OH)3、CaCO3；根據(jù)流程圖可知經(jīng)過操作Ｉ得到電鍍硫酸銅和溶液II，則操作Ｉ為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾干燥。

（5）電解粗銅（含鐵、銀雜質(zhì)）制備純銅，陽極為粗銅，粗銅中Fe與Cu在陽極失去電子，所以陽極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：Fe—2e—= Fe2+ ；Cu —2e—= Cu2+。

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)流程的分析、離子方程式的書寫、化學(xué)計(jì)算、電解原理及應(yīng)用。