Question

孔雀石主要含Cu₂(OH)₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物。某工厂以孔雀石为主要原料制备CuSO₄·5H₂O，主要步骤如下：

已知该条件下，通过调节溶液的酸碱性而使 Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺生成沉淀的 pH 分别如下：

物质	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe（OH）3	2.2	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.6
Cu（OH）2	4.7	6.4

请回答下列问题：

（1）为了提高孔雀石酸浸时的速率，除适当增加浓硫酸浓度外，还可以采取的措施有:___(写一种)。

（2）试剂①是双氧水，把 Fe²⁺氧化成 Fe³⁺的目的是___。根据如图有关数据，你认为工业上氧化操作时应采取的条件是___。

（3）试剂②为CuO，其目的是调节溶液的 pH 保持在___范围。操作Ⅰ的名称是___。

（4）溶液 C 得到CuSO₄·5H₂O的主要步骤是___、___、过滤、洗涤、干燥。

Answer

适当提高反应温度(或搅拌、将矿石研磨成粉末等其他合理等案) 调节pH时, Fe3+在Cu2+开始沉淀之前就能沉淀完全，以而把杂质快除去 温度控制在80ºC，pH控制在1.5,氧化时间为4h左右 3.2≤pH<4.7 过滤 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，向孔雀石中加入足量稀硫酸，发生的反应有Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑，Fe+ H2SO4=FeSO4+H2↑，硅和稀硫酸不反应，溶液A只含Cu2+、Fe2+两种金属离子，然后过滤得到的滤渣中含有Si的氧化物，溶液A中含有含有铁盐和亚铁盐及硫酸铜，向溶液A中加入试剂①双氧水得到溶液B，双氧水是一种氧化剂，将Fe2+转化为Fe3+，向溶液B中加入试剂②CuO经过操作Ⅰ得到溶液C和红褐色沉淀D，则操作Ⅰ为过滤，D为Fe(OH)3，以及过量的试剂，溶液C为硫酸铜溶液，据此答题。

（1）为了提高孔雀石酸浸时的速率，可以采取的措施有: 适当提高反应温度(或搅拌、将矿石研磨成粉末等其他合理等案)。

因此，本题正确答案是：适当提高反应温度(或搅拌、将矿石研磨成粉末等其他合理等案)；

（2）试剂①是双氧水，把 Fe2+氧化成 Fe3+的目的是调节pH时, Fe3+在Cu2+开始沉淀之前就能沉淀完全，以而把杂质除去。

根据图像可知，在80℃pH等于1.5时转化率最高，所以应该控制的条件就是溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右。

因此，本题正确答案是：温度控制在80ºC，pH控制在1.5,氧化时间为4h左右；

（3）在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀，而Cu2+不沉淀，根据表中数据，应调节溶液的 pH 保持在3.2≤pH<4.7范围；向溶液B中加入CuO经过操作Ⅰ得到溶液C和红褐色沉淀D，则操作Ⅰ为过滤，
因此，本题正确答案是：过滤；

（4）溶液C为硫酸铜溶液，从硫酸铜溶液得到CuSO4·5H2O的主要步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

因此，本题正确答案是：蒸发浓缩；冷却结晶。