Question

氧化銅礦中含有主要雜質為Fe²⁺和Al³⁺等，用其生產CuSO₄·5H₂O主要工藝流程如下圖。

(1)圖中加入氧化劑的目的是            ，結合下表回答除鐵步驟的最佳pH范圍為            。

(2)氧化劑若選用KMnO₄，會降低產品的純度，其原因是       ，實際生產中NaClO作為最佳氧化劑，發生反應的離子方程式為            。
(3)請在下圖中完善所缺步驟及所添加試劑的化學式。可供選擇的操作有：萃取、蒸發濃縮、過濾、洗滌、降溫結晶、蒸餾、分液。

Answer 1

(1)將Fe²⁺氧化成Fe³⁺,便于沉淀、除雜  3.9≤pH<4.6
(2)引入新的雜質離子Mn²⁺，生成Mn(OH)₂
2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺====2Fe³⁺+Cl^-+H₂O
(3)稀硫酸 降溫結晶 過濾  洗滌

(1)由表格中可以發現Fe³⁺沉淀完全時所需的pH較小，而Fe²⁺沉淀完全所需的pH較大，故加入氧化劑的目的就是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，便于沉淀，除雜。由表格可以看出Fe³⁺沉淀完全所需的pH為3.9，故pH要大于等于3.9，但不能讓Cu²⁺沉淀，故pH要小于4.6(因Cu²⁺開始沉淀的pH的最小值為4.6，故答案為3.9≤pH<4.6。
(2)氧化劑若選用KMnO₄,將引入新的雜質離子Mn²⁺,生成Mn(OH)₂，在沉淀銅離子時，得不到純凈的Cu(OH)₂;NaClO作為最佳氧化劑會將Fe²⁺氧化成Fe³⁺,本身被還原成Cl^-，故正確答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺====2Fe³⁺+Cl^-+H₂O。
(3)先加入稀硫酸溶解氫氧化銅沉淀，然后蒸發濃縮，接著是降溫結晶，析出晶體后，過濾，再洗滌，最后經干燥，得到成品