Question

【題目】工業(yè)上由含銅廢料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制備硝酸銅晶體的流程如下：

(1) “焙燒”時(shí)CuS轉(zhuǎn)化為CuO和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。

(2) “酸化”步驟反應(yīng)的離子方程式為______________________________。

(3) “過濾”所得濾液中溶質(zhì)的主要成分為__________。

(4) “淘洗”所用的溶液A應(yīng)選用______(填序號)。

a．稀硫酸 b．濃硫酸 c．稀硝酸 d．濃硝酸

(5) ①“反應(yīng)”一步的過程中發(fā)生反應(yīng)Cu+2HNO3+H2O2=Cu(NO3)2+2H2O。該反應(yīng)中被還原的物質(zhì)為__________。

②“反應(yīng)”一步中若不加10% H2O2，只用濃HNO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)大量紅棕色氣體NO2，請寫出該反應(yīng)的離子方程式____________________。

(6) 由“反應(yīng)”所得溶液中盡可能多地析出Cu(NO3)2·3H2O晶體的方法是___________________________________________________________________________。(相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示)

Answer 1

【答案】2CuS+3O22CuO+2SO2 CuO+2H+=Cu2++2H2O FeSO4 a H2O2 CuO+4H++2NO3-= Cu2++2H2O+2NO2 蒸發(fā)濃縮，冷卻至26.4攝氏度時(shí)結(jié)晶

【解析】

工業(yè)上由含銅廢料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制備硝酸銅晶體，廢料通入空氣焙燒后銅生成氧化銅，硫化銅轉(zhuǎn)化為CuO和SO2，加入硫酸酸化生成硫酸銅，加入過量的鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成銅，過濾得到濾渣鐵和銅，用冷水淘洗后加入20%的HNO3和0%的H2O2發(fā)生反應(yīng)，蒸發(fā)濃縮，降溫至溫度略高于26.4°C結(jié)晶，從“反應(yīng)”所得溶液中析出Cu(NO3)23H2O。

(1)CuS焙燒和氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuO和SO2，根據(jù)電子守恒和元素守恒可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuS+3O2CuO+2SO2；

(2)焙燒后主要為氧化銅，酸化過程氧化銅和氫離子反應(yīng)生成銅離子和水，離子方程式為：CuO+2H+=Cu2++2H2O；

(3)根據(jù)分析可知過濾得到濾液主要為硫酸亞鐵溶液，即“過濾”所得濾液中溶質(zhì)的主要成分為FeSO4；

(4)淘洗加入酸不能具有強(qiáng)氧化性，否則會溶解銅，
a、稀硫酸，不能和銅反應(yīng)，故a選；
b、濃硫酸和銅常溫下不反應(yīng)，但遇到水溶解放出大量熱，會和銅發(fā)生反應(yīng)，故b不選；
c、稀硝酸具有氧化性能氧化銅，故c不選；
d、濃硝酸能溶解銅，故d不選；
故答案為：a；

(5)①該反應(yīng)中H2O2中的氧元素由-1價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，化合價(jià)降低被還原；

②若不加10%H2O2，只用20%HNO3，銅和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w，
反應(yīng)的離子方程式為：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；

(6)圖象中結(jié)晶水合物的溶解度隨溫度變化曲線可知，溫度高于26.4°C溶液中才能析出Cu(NO3)23H2O，所以從“反應(yīng)”所得溶液中析出Cu(NO3)23H2O的方法是：蒸發(fā)濃縮，降溫至溫度略高于26.4°C結(jié)晶。