Question

（15分）
某學(xué)習(xí)小組利用某工業(yè)廢棄固體(主要成分為Cu₂S和Fe₂O₃)來研究相關(guān)物質(zhì)的制備。設(shè)計方案如圖所示：

已知：K_sp[Cu(OH)₂]＝6.0×10^－20 ，K_sp[Fe(OH)₂]=1.6×10^－14 ，K_sp[Fe(OH)₃]=1.0×10^－38
（1） 廢棄固體在空氣中灼燒發(fā)生反應(yīng)（有2種元素被氧化）的化學(xué)方程式為______。
（2） 溶液C通過_______、_________、過濾等操作得到Fe₂(SO_４)₃晶體。
（3） 常溫下，銅粉、O₂和稀硫酸三者在一起生成硫酸銅反應(yīng)極慢。當(dāng)往其中加入溶液D后，隨即生成硫酸銅。這一過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為4FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO₄＝2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O和          。溶液D在這一過程中所起的作用是_______。
（4） 操作⑧的目的是制取較純的硫酸銅溶液。溶液E中加入試劑Y以調(diào)節(jié)pH使得鐵元素全部形成沉淀(含鐵元素的離子濃度小于10^－5 mol·L^－1)。試劑Y可以是               ，溶液的pH至少調(diào)節(jié)為________。

Answer 1

（1）Cu₂S + 2O₂2CuO + SO₂                   （2）蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶    
（3）Fe₂(SO₄)₃ + Cu = CuSO₄ + 2FeSO₄；催化劑  （4）CuO（或Cu(OH)₂、CuCO₃等）；3

試題分析：（1） 在廢棄固體中Fe₂O₃已經(jīng)是最高價氧化物，不能再發(fā)生反應(yīng)，而Cu₂S在空氣中灼燒會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生SO₂和CuO。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂S + 2O₂2CuO + SO₂ 。（2）把灼燒后的固體加入到硫酸中，會發(fā)生反應(yīng)得到Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄。再加入過量的Fe粉，發(fā)生反應(yīng)：Fe₂(SO₄)₃+Fe=3FeSO₄；CuSO₄+Fe= Cu+FeSO₄。過濾得到的濾液中含有FeSO₄。然后加入過量的H₂O₂，發(fā)生反應(yīng)得到溶液C：Fe₂(SO₄)₃。溶液C通過蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶、過濾等操作得到Fe₂(SO_４)₃晶體。（3） 常溫下，銅粉、O₂和稀硫酸三者在一起生成硫酸銅反應(yīng)極慢。當(dāng)往其中加入溶液D后，隨即生成硫酸銅。這一過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為4FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO₄＝2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O和Fe₂(SO₄)₃+Cu = CuSO₄+2FeSO₄。可見溶液D在這一過程中參加反應(yīng)，但是最后又變?yōu)樵瓉淼奈镔|(zhì)。說明溶液D所起的作用是催化劑。（4） 操作⑧的目的是制取較純的硫酸銅溶液。溶液E中含有CuSO₄和FeSO₄。加入試劑Y以調(diào)節(jié)pH使得鐵元素全部形成沉淀(含鐵元素的離子濃度小于10^－5 mol·L^－1)。試劑Y可以是 CuO或Cu(OH)₂、CuCO₃，因為c(Fe³⁺)·c³(OH^-)≥1.0×10^－38; c(Fe³⁺)=10^－5 mol/L,所以c³(OH^-)≥1.0×10^－33. c(OH^-)≥1.0×10^－11 mol/L；c(H+)≤.0×10^－3 mol/L。溶液的pH至少調(diào)節(jié)為3。