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，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．適當增大液、固質量比
c．浸取時間縮短一半      d．控制浸取終點pH大于3
（2）“萃取”時，兩種金屬離子萃取率與pH的關系如圖l所示．當pH＞1.7時，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，Cu²⁺的還原率隨溫度的變化如圖2所示．
①該反應的離子方程式為2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O．
②在20-75℃區(qū)間內，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．
（4）在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，再經(jīng)過濾，洗滌，干燥，煅燒等操作可得到Fe₂O₃產品．

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，條調節(jié)pH=10，加入N₂H₄還原得到納米銅粉，
（1）①Cu₂（OH）₂CO₃與硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳和水；
②增大接觸面積、適當增大硫酸濃度、延長浸取時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反應生成氮氣和銅；
②在20-75℃區(qū)間內，溫度升高，N₂H₄的還原性增強；
（4）萃取后的“水相”中含有鐵離子，加入適量氨水，反應生成氫氧化鐵沉淀，靜置，過濾得到氫氧化鐵，干燥后煅燒可得到Fe₂O₃產品．

解答 解：（1）①Cu₂（OH）₂CO₃與硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳和水，反應為：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、適當增大液、固質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反應生成氮氣和銅，反應為：2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O；
故答案為：2Cu²⁺+N₂H₄+4OH^-=2Cu+N₂↑+4H₂O；
②在20-75℃區(qū)間內，溫度升高，N₂H₄的還原性增強，Cu²⁺的還原率也越高；
故答案為：溫度升高，N₂H₄的還原性增強；
（4）萃取后的“水相”中含有鐵離子，加入氨水，反應生成氫氧化鐵沉淀，煅燒可得到，方法為：在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，過濾，洗滌，干燥，煅燒可得到Fe₂O₃產品；
故答案為：過濾，洗滌，干燥，煅燒．

點評 本題考查物質的制備實驗及混合物的分離和提純，為高頻考點，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應及操作方法，注意結合題給信息解答，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．