Question

工業上以黃銅礦(主要成分是CuFeS₂,雜質不溶于水和酸)為原料,制備藍色晶體G,其化學式為[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,涉及流程如下:

已知25 ℃時,幾種金屬氫氧化物的溶度積常數和完全沉淀的pH范圍如下表:

	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	8.0×10-16	2.2×10-20	4.0×10-38
完全沉淀pH	≥9.6	≥6.4	≥3.2

 
(1)加快黃銅礦焙燒速率,可采用的措施有                                            (寫兩種)。
(2)加入雙氧水可能發生反應的離子方程式為                                                   ;
試劑X的化學式為　　　　　　　　。
(3)常溫下,0.1 mol/L試劑Y的pH=11,則該溫度下,試劑Y的電離常數為　　　　,用pH試紙測該溶液pH的方法是                        　。
(4)已知Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^-+4H₂O,寫出該反應的平衡常數表達式:　　　　　　　　。
(5)在溶液N中加入乙醇的目的是                                                  　。

Answer 1

(1)將黃銅礦粉碎、升高溫度、增大空氣流速(任選兩種)
(2)2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂2Fe³⁺+2H₂O　CuO、Cu(OH)₂、CuCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃中的任一種
(3)1×10^-5　取一小片pH試紙放在玻璃片或表面皿上,用玻璃棒或膠頭滴管取待測液點在pH試紙中部,待顏色變化穩定后與標準比色卡對比,讀出pH
(4)K=
(5)降低G的溶解度,促進深藍色晶體析出

(1)對于固體反應物燃燒來講,加快化學反應速率的措施有:①增大固體接觸面積;②升高溫度;③增大空氣流速(即增大O₂濃度);④利用超聲波等;結合本題的情況,①②③都符合。
(2)從該題的工藝流程,再結合產物的陰離子,溶液Q應為H₂SO₄溶液,則溶液A中有:Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺和過量H₂SO₄,再結合所給數據,知此工藝應將Fe²⁺Fe³⁺,然后讓Fe³⁺水解成Fe(OH)₃沉淀濾去,而Cu²⁺則不能形成沉淀,而要保證Fe³⁺水解形成沉淀[由于Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺],則需要減小溶液酸性,所以雙氧水的作用是將Fe²⁺氧化成為Fe³⁺,過量的試劑X的作用是能夠促進Fe³⁺Fe(OH)₃,即要促進Fe³⁺水解向右進行,那么則需要消耗H⁺又不能引入新的雜質,結合題中物質應該加入含銅元素又能消耗H⁺且不引入雜質的物質,則X為CuO、Cu(OH)₂、CuCO₃或Cu₂(OH)₂CO₃。
(3)由上面知溶液C主要為CuSO₄溶液,則加入Y后能生成[Cu(NH₃)₄]SO₄,則Y為氨水,NH₃·H₂ON+OH^-,K======10^-5。
(4)書寫時,氫氧化銅固體和水不計入表達式。
(5)深藍色晶體的主要成分是[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O,加入乙醇的目的是降低其溶解度,促進晶體析出。