Question

利用废铁丝、硫酸铜废液(含硫酸亚铁)和被有机物污染的废

铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：

试回答下列问题：

(1)铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H₂SO₄进行处理，可能发生反应的离子方程式有______________________________________________

(2)废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因可能是：

①灼烧不充分Cu未被完全氧化。

②CuO被还原。还原剂可能是________，该反应的化学方程式是___________________

(3)为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H₂SO₄的同时，还通入O₂。通入O₂的目的是(用化学反应方程式表示)____________________。

(4)直接向氧化铜混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，也可达到充分酸溶的目的，但实际操作中较少使用，原因可能是__________________________________________

Answer

(1)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，

2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑

(2)C或CO 2CuO＋C2Cu＋CO2↑或CuO＋COCu＋CO2

(3)2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O

(4)生成等量CuSO4晶体所消耗的H2SO4更多，且会产生污染大气的气体

【解析】废铁丝中含有铁锈(Fe2O3·xH2O)，所以在用稀硫酸处理时可能发生的反应有：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；废铜粉在灼烧后得到的产物中含有单质铜，可能是原来杂质中含有C等还原性杂质导致；Cu在不断通入氧气和加热的条件下，可溶解于稀硫酸中，发生反应2Cu＋O2＋2H2SO4 2CuSO4＋2H2O；若用浓硫酸来溶解，发生反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，其缺点是生成等量硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多，且会产生污染大气的气体SO2。