Question

铜在自然界中常以多种形态存在，现以孔雀石矿石[成分为Cu₂(OH)₂CO₃、CuFeS₂、SiO₂、Fe₂O₃等]为原料生产主产品胆矾和副产品铁红的工艺流程如图：

（1）气体1的成分除H₂O（g）外，还有CO₂、SO₂，写出步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为 _______________，若反应生成1mol SO₂，则反应中转移的电子数为___________mol。滤液1的主要成分为__________（写化学式）

（2）目前工业生产中步骤③酸浸的百分率为70%，为进一步提高酸浸的百分率可采取的措施有_________________（答出两点）。

（3）步骤④调pH所用试剂为_____________ （写化学式）

（4）常温下滤液3的pH=4，K_sp[Fe(OH) ₃]=4×10^-38，则滤液3中c（Fe³⁺）=___________。

（5）步骤⑤操作为_______________________________________________________.。

（6）假设使用孔雀石矿石质量为m kg，步骤③酸浸的百分率为70%，经滤渣2所得铁红的质量为n kg，则：
①铁红的用途之一为________，

②孔雀石矿石中铁元素的含量为________。

Answer

4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2 6.5mol Na2SiO3（多写Na2CO3也可） 升高温度、增大酸的浓度 CuO[或CuCO3、Cu(OH)2等] 4×10-8 mol/L 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥（或烘干） 作红色油漆和涂料 ×100%

【解析】

孔雀石矿石的成分为Cu2（OH）2CO3、CuFeS2、SiO2、Fe2O3，生产主产品胆矾和副产品铁红，由流程可知，①中Cu2（OH）2CO3灼烧生成CO2，且发生4CuFeS+13O2=4CuO+2Fe2O3+8SO2，则气体1为CO2、SO2，熔块含CuO、Na2SiO3、Fe2O3，水浸后滤液1含Na2SiO3，滤渣1含CuO、Fe2O3，酸浸后滤液2含硫酸铁、硫酸铜，调节pH过滤分离出滤渣2为Fe（OH）3，Fe（OH）3加热生成铁红，滤液3中含硫酸铜，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤分离出胆矾，以此来解答。

（1）气体1的成分除H2O（g）外，还有CO2、SO2，步骤①中发生氧化还原反应的化学方程式为，该反应中氧气做氧化剂，由0价降低为-2价，每个氧原子得到2个电子，根据方程式可知生成8mol SO2，氧气得到52mol电子，即转移52mol电子，所以生成1mol SO2反应中转移的电子数为6.5mol；根据分析可知滤液1的主要成分为Na2SiO3，

故答案为：；6.5mol；Na2SiO3（多写Na2CO3也可）；

（2）目前工业生产中步骤③酸浸的百分率为70%，为进一步提高酸浸的百分率可采取的措施有升高温度、增大酸的浓度，
故答案为：升高温度、增大酸的浓度；
（3）步骤④调pH所用试剂为CuO[或CuCO3、Cu（OH）2等]，可促进铁离子水解转化为沉淀，且不引入新杂质，
故答案为：CuO[或CuCO3、Cu（OH）2等]；
（4）室温下滤液3的pH=4，Ksp[Fe（OH）3]=4×10-38，则滤液3中c（Fe3+）= mol/L=4×10-8 mol/L，
故答案为：4×10-8mol/L；
（5）步骤⑤操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；

（6）①铁红的用途之一为作红色油漆和涂料，

②假设使用孔雀石质量为m kg，步骤③酸浸的百分率为70%，经滤渣2所得铁红的质量为n kg，由铁元素守恒可知，孔雀石矿石中铁元素的含量为×100%=×100%，
故答案为：×100%。