Question

【題目】輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量脈石(SiO2)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如下所示：

(1)寫出“浸取”過程中Cu2S溶解時發生反應的離子方程式：______________________________________________________________。

(2)“回收S”過程中溫度控制在50～60 ℃之間，不宜過高或過低的原因是______________________________________________________________。

(3)氣體NOx與氧氣混合后通入水中能生成流程中可循環利用的一種物質，該反應的化學方程式為_________________________________________________；

向濾液M中加入(或通入)________(填字母)，可得到另一種可循環利用的物質。

a．鐵　　　　b．氯氣　　　　c．高錳酸鉀

(4)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是__________；“蒸發濃縮、冷卻結晶”過程中，要用HNO3溶液調節溶液的pH，其理由____________________。

Answer 1

【答案】Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S溫度高苯容易揮發，溫度低溶解速率小4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3b調節溶液的pH，使鐵完全轉化為Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+的水解

【解析】

輝銅礦加入氯化鐵溶液溶解浸取過濾，得到礦渣加入苯水浴加熱回收硫單質；加入在濾液中加入鐵還原鐵離子和銅離子過濾，濾液M中加入氯氣氧化反應生成氯化鐵循環使用，保溫除鐵加入稀硝酸溶液和氧化銅反應，調節溶液pH除去雜質離子，過濾得到濾液為硫酸亞鐵溶液，在稀硝酸溶液中蒸發濃縮，冷卻結晶過濾洗滌得到晶體；
（1）鐵離子作氧化劑被還原為亞鐵離子，Cu2S被氧化，生成銅離子和硫單質；
（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發，從反應動力學看溫度過低溶解速率小；
（3）NOx做還原劑，依據質量守恒和電子守恒寫出方程式：4NOx+（5-2x）O2+2H2O=4HNO3，向濾液M中通入Cl2將FeCl2氧化為FeCl3，可以循環使用；
（4）Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO使水解平衡正向進行，調節溶液的pH使鐵元素完全轉化為氫氧化鐵沉淀，加熱過程中Cu2+會水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解，不引入新的雜質。

（1）Fe3＋作氧化劑，Cu2S被氧化，離子方程式為：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S，

答案：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；

（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發，從反應動力學來看，溫度過低溶解速率小；

答案：溫度過高苯容易揮發，溫度過低溶解速率小；

(3)NOx作還原劑，根據質量守恒和電子得失寫出方程式：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3；向濾液M中通入Cl2將FeCl2氧化成FeCl3，可循環使用，選b，

答案：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3；b；

(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO，使水解平衡正向進行，調節溶液的pH，使鐵元素（Fe3+）完全轉化為Fe(OH)3沉淀；加熱過程中Cu2＋會水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解（不引入其他雜質）；

答案：調節溶液的pH，使鐵完全轉化為Fe(OH)3沉淀；抑制Cu2+的水解。