Question

氧化銅礦石含有CuO、Cu₂(OH)₂CO₃和Fe₂O₃，還含有一些不溶于水、不溶于酸的其他雜質。銅、鐵是畜禽所必需的微量元素。某飼料廠聯合生產硫酸銅和硫酸鐵工藝流程如下：(提示：溶液中當pH＝3.8時硫酸鐵全部轉化為Fe(OH)₃沉淀，pH＝6.4時硫酸銅全部轉化為Cu(OH)₂沉淀）

（1）氧化銅礦石粉碎的目的是____   。
（2）寫出“酸浸”中Cu₂(OH) ₂CO₃發生反應的化學方程式   。
（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）Fe(OH)₃與硫酸反應的化學方程式   。
（6）“烘干粉碎”的實驗結果如表所示。   

表中，m為CuSO₄·5H₂O晶體的質量，x為干燥后所得晶體中結晶水的個數。據此可確定由CuSO₄·5H₂O脫水得流程中所示產品的適宜工藝條件分別為   、   （分別指出溫度和時間）。

Answer 1

（1）增大接觸面積，加快反應速率；
（2） Cu₂(OH)₂CO₃+2H₂SO₄==2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑;
（3）適當降低溶液的酸性，是Fe(OH)₃形成沉淀，而硫酸銅不形成沉淀而分離；
（4）燒杯、玻璃棒、漏斗；
（5） 鹽酸和氫氧化鐵反應：3H₂SO₄+2Fe(OH)₃==Fe₂(SO4)₃+6H₂O；
（6）160℃,3h。

試題分析：（1）反應物間的接觸面積越大，反應越充分，故氧化銅礦石粉碎的目的是增大接觸面積，加快反應速率；
（2）依據質量守恒定律化學反應前后元素的質量不變，生成物是硫酸銅、水和二氧化碳氣體；
（3）該實驗的目的是聯合生產硫酸銅和硫酸亞鐵，硫酸銅通過濾液蒸發結晶，烘干粉碎可以制取，因此硫酸亞鐵由另一條線獲得，經“中和/過濾”所得濾渣應該是含鐵的沉淀——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⁺，根據題目所給條件“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⁺形成沉淀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）Fe(OH)₃與硫酸發生中和反應，生成鹽和水，故反應生成的是硫酸鐵和水；
（6）根據表可知，由CuSO₄·5H2O脫水制CuSO₄·H2O，那么X應該是1，溫度應選160℃，時間選3h。