Question

18．以電鍍污泥[主要成分為Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Fe（OH）₃和SiO₂等]為原料制備納米銅等的工藝流程如圖；

（1）“浸取”時(shí)，工業(yè)上采用3mol•L^-1H₂SO₄溶液在室溫下浸取1h．
①Cu₂（OH）₂CO₃浸取的化學(xué)方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
②下列措施可提高銅和鐵的浸取率的是ab．
a．將電鍍污泥漿化處理    b．適當(dāng)增大液、固質(zhì)量比
c．浸取時(shí)間縮短一半      d．控制浸取終點(diǎn)pH大于3
（2）“萃取”時(shí)，兩種金屬離子萃取率與pH的關(guān)系如圖l所示．當(dāng)pH＞1.7時(shí)，pH越大金屬離子萃取率越低，其中Fe³⁺萃取率降低的原因是Fe³⁺的水解程度隨著pH的升高而增大．

（3）“反萃取”得到的CuSO₄溶液制備納米銅粉時(shí)，Cu²⁺的還原率隨溫度的變化如圖2所示．
①該反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O．
②在20-75℃區(qū)間內(nèi)，溫度越高Cu²⁺的還原率也越高，其原因是溫度升高，N₂H₄的還原性增強(qiáng)．
（4）在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，再經(jīng)過(guò)濾，洗滌，干燥，煅燒等操作可得到Fe₂O₃產(chǎn)品．

Answer 1

分析 電鍍污泥[主要成分為Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃、Fe（OH）₃和SiO₂等]加入稀硫酸溶解，SiO₂不溶，過(guò)濾濾液中有銅離子、鐵離子，加入N902萃取劑萃取出銅離子，再加入稀硫酸得到硫酸銅，條調(diào)節(jié)pH=10，加入N₂H₄還原得到納米銅粉，
（1）①Cu₂（OH）₂CO₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水；
②增大接觸面積、適當(dāng)增大硫酸濃度、延長(zhǎng)浸取時(shí)間可提高銅和鐵的浸取率；
（2）pH越大，鐵離子水解程度增大，萃取率越低；
（3）①根據(jù)流程可知：在堿性條件下，Cu²⁺與N₂H₄反應(yīng)生成氮?dú)夂豌~；
②在20-75℃區(qū)間內(nèi)，溫度升高，N₂H₄的還原性增強(qiáng)；
（4）萃取后的“水相”中含有鐵離子，加入適量氨水，反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，靜置，過(guò)濾得到氫氧化鐵，干燥后煅燒可得到Fe₂O₃產(chǎn)品．

解答 解：（1）①Cu₂（OH）₂CO₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水，反應(yīng)為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
②將電鍍污泥漿化處理增大接觸面積、適當(dāng)增大液、固質(zhì)量比增大了硫酸濃度，可提高銅和鐵的浸取率；
故答案為：ab；
（2）Fe³⁺的水解程度隨著pH的升高而增大，萃取率越低；
故答案為：Fe³⁺的水解程度隨著pH的升高而增大；
（3）①在堿性條件下，Cu²⁺與N₂H₄反應(yīng)生成氮?dú)夂豌~，反應(yīng)為：2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O；
故答案為：2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O；
②在20-75℃區(qū)間內(nèi)，溫度升高，N₂H₄的還原性增強(qiáng)，Cu²⁺的還原率也越高；
故答案為：溫度升高，N₂H₄的還原性增強(qiáng)；
（4）萃取后的“水相”中含有鐵離子，加入氨水，反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，煅燒可得到，方法為：在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，過(guò)濾，洗滌，干燥，煅燒可得到Fe₂O₃產(chǎn)品；
故答案為：過(guò)濾，洗滌，干燥，煅燒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)及混合物的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．