Question

工業(yè)上以黃銅礦（主要成分是CuFeS2，雜質(zhì)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(shù)和完全沉淀的pH范圍如下表：

	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Fe（OH）3
Ksp	8.0×1016	2.2×1022	4.0×1038
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）加人雙氧水可能發(fā)生反應的離子方程式為

 

；試劑X的化學式為

 

．
（3）常溫下，0.1mol/L試劑Y的pH=11，則該溫度下，試劑Y的電離常數(shù)為

 

，用pH試紙測該溶液pH值的方法是

 

．
（4）已知Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O?[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH+4H₂O，寫出該反應的平衡常數(shù)表達式：

 

．
（5）在溶液N中加入乙醇的目的是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：流程分析黃銅礦焙燒生成生成Cu₂S和FeS和二氧化硫，固體Cu₂S和FeS加入足量硫酸溶液溶解固體，得到溶液中含有Cu²⁺、Fe²⁺，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入過量試劑CuO調(diào)節(jié)溶液PH使特征全部沉淀，銅離子不沉淀，加入過量試劑Y為一水合氨，反應生成銅氨絡合物為藍色溶液，加入乙醇的目的是降低其溶解度，有利于晶體析出；
（1）黃銅礦在反射爐中焙燒時與氧氣反應，生成Cu₂S和FeS，依據(jù)影響化學反應速率的因素分析判斷；
（2）從數(shù)據(jù)看，除去鐵元素，應將+2價鐵轉(zhuǎn)化為+3價鐵，加入雙氧水可達到此目的，F(xiàn)e³⁺水解能力比Cu²⁺強：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入氧化銅、氫氧化銅、碳酸銅或堿式碳酸銅等消耗生成的酸，促使Fe³⁺完全水解，過濾除去過量的CuO和氫氧化鐵即可；
（3）由電離常數(shù)表達式計算可得，利用pH試紙的使用方法回答；
（4）依據(jù)平衡常數(shù)概念書寫，其中氫氧化銅和水不寫入表達式；
（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．

解答： 解：（1）黃銅礦在反射爐中焙燒時與氧氣反應，生成Cu₂S和FeS，方程式為2CuFeS₂+O₂═Cu₂S+2FeS+SO₂，加快反應速率的因素可是粉碎黃銅礦，增大物質(zhì)的接觸面積增大反應速率，升高溫度加快反應速率，增大空氣的流速，增大反應物的濃度增大反應速率；
故答案為：將黃銅礦粉碎，升高溫度，增大空氣流速；
（2）從數(shù)據(jù)看，除去鐵元素，應將+2價鐵轉(zhuǎn)化為+3價鐵，加入雙氧水可達到此目的，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O=2Fe³⁺+2H₂O；加入試劑X是為了降低溶液的酸性，故可以加入CuO、Cu（OH）₂降低酸性；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O=2Fe³⁺+2H₂O；CuO；
（3）試劑Y是氨水，0.1 mol/L時pH=11，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=10^-3；NH₃?H₂O的電離常數(shù)為K=

c(NH4+)c(Cl-)

c(NH3?H2O)

=

10-3×10-3

0.1

=10^-5，
用pH試紙測該溶液pH值的方法是：取一小片pH試紙放在玻璃片或表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取待測液點在pH試紙的中央，并與比色卡比色讀取pH值，
故答案為：10^-5；取一小片pH試紙放在玻璃片或表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取待測液點在pH試紙的中央，并與比色卡比色讀取pH值；
（4）已知Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O?[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH+4H₂O，寫出該反應的平衡常數(shù)表達式為：K=

c2(OH-)c(Cu(NH3)42+)

c4(NH3?H2O)

；
故答案為：

c2(OH-)c(Cu(NH3)42+)

c4(NH3?H2O)

；
（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，有利于晶體析出，故答案為：減少晶體溶解度，有利于晶體析出．

點評：本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考查了化學實驗基本操作、氧化還原理論、化學平衡理論等相關(guān)知識，題目難度中等．