Question

【題目】鈹銅是廣泛應(yīng)用于制造高級(jí)彈性元件的良好合金。某科研小組從某舊鈹銅元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)中回收鈹和銅兩種金屬的工藝流程如圖：

已知：Ⅰ.鈹、鋁元素的化學(xué)性質(zhì)相似，單質(zhì)鈹與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶于水的Na2BeO2

Ⅱ.常溫下部分難溶物的溶度積常數(shù)如下表：

難溶物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
溶度積常數(shù)(Ksp)	2.2×10-20	4.0×10-38	2.1×10-13

（1）濾液A的主要成分除NaOH外，還有__(填化學(xué)式)，寫(xiě)出反應(yīng)I中含鈹化合物與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式：__。

(2)①濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，為提純BeCl2，最合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)?/span>__(填字母)。

a.加入過(guò)量的氨水 b.通入過(guò)量的CO2 c.加入過(guò)量的NaOH d.加入適量的HCl e.洗滌 f.過(guò)濾

②從BeCl2溶液中得到BeCl2固體的操作是__。

（3）①MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)。寫(xiě)出反應(yīng)Ⅱ中CuS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__。

②若用濃HNO3溶解金屬硫化物，缺點(diǎn)是__(任寫(xiě)一條)。

（4）濾液D中c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.008mol·L-1、c(Mn2+)=0.01mol·L-1，逐滴加入稀氨水調(diào)節(jié)pH可將其依次分離，首先沉淀的是__(填離子符號(hào))，為使銅離子開(kāi)始沉淀，常溫下應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH大于__。

（5）電解NaCl－BeCl2混合熔鹽可制備金屬鈹，如圖是電解裝置圖。

①石墨電極上的電極反應(yīng)式為__。

②電解得到的Be蒸氣中約含1%的Na蒸氣除去Be中少量Na的方法為__。

已知部分物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)如下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)(K)	沸點(diǎn)(K)
Be	1551	3243
Na	370	1156

Answer 1

【答案】Na2BeO2、Na2SiO3 BeO22-+4H+=Be2++2H2O afed 要在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶 MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體 Fe3+ 4 Be2++2e-=Be 可以控制溫度1156～3243K之間冷卻

【解析】

Be、Al元素化學(xué)性質(zhì)相似，廢舊鈹銅元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化成Na2BeO2、Na2SiO3進(jìn)入濾液A中，濾渣B中含CuS、FeS；濾液A中加入過(guò)量HCl，Na2SiO3反應(yīng)生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2與過(guò)量HCl反應(yīng)生成NaCl、BeCl2和H2O，濾液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，濾渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反應(yīng)生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被還原為MnSO4；濾液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根據(jù)題給Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度積，濾液D中加入氨水得到的沉淀F為Fe（OH）3；濾液E中加入氨水調(diào)節(jié)pH使Cu2+與Mn2+分離。

（1）廢舊鈹銅元件的成分BeO、CuS、FeS、SiO2，根據(jù)信息i，BeO屬于兩性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，反應(yīng)方程式為BeO+2NaOH=Na2BeO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CuS、FeS不與氫氧化鈉反應(yīng)，因此濾液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2；根據(jù)信息i，反應(yīng)I中為Na2BeO2與過(guò)量鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為BeO22－+4H＋=Be2＋+2H2O，故答案為：Na2BeO2、Na2SiO3；BeO22-+4H+=Be2++2H2O；

（2）①Be、鋁元素化學(xué)性質(zhì)相似，先向?yàn)V液C中先加入過(guò)量的氨水，生成Be（OH）2沉淀，然后過(guò)濾、洗滌，再加入適量的HCl，生成BeCl2，合理步驟是afed；故答案為：afed；

②BeCl2是強(qiáng)酸弱堿鹽，BeCl2在溶液中會(huì)發(fā)生水解，使溶液呈酸性，為防止BeCl2水解，則從BeCl2溶液中得到BeCl2固體應(yīng)在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶，抑制BeCl2水解，故答案為：要在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶；

（3）①反應(yīng)II中CuS中S轉(zhuǎn)化為S單質(zhì)，MnO2中Mn被還原為Mn2＋，根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平可得反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O，故答案為：MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O；

②若用濃HNO3溶解金屬硫化物，硝酸會(huì)被還原生成氮的氧化物，污染環(huán)境，故答案為：會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體；

（4）由題給溶度積可知，Cu2＋開(kāi)始沉淀時(shí)c（OH－）=1×10-10mol/L，溶液pH為4；Fe3＋開(kāi)始沉淀時(shí)，c（OH－）=1×10-12mol/L；Mn2＋開(kāi)始沉淀時(shí)c（OH－）=1×10-6mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，即生成的沉淀F為Fe（OH）3，故答案為：Fe3+；4；

（5）①由圖可知，鉑電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，為電解池的陽(yáng)極，則石墨電極為陰極，鈹離子在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈹，電極反應(yīng)式為Be2++2e-=Be，故答案為：Be2++2e-=Be；

②由表格數(shù)據(jù)可知，鈹?shù)娜鄯悬c(diǎn)高于鈉，則可以控制溫度11563243K之間冷卻除去Be蒸氣中少量Na，故答案為：可以控制溫度1156～3243K之間冷卻。