辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2).一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下:
(1)写出步骤“还原”中可能发生反应的离子方程式 、 .
(2)回收S过程中温度控制50℃~60℃之间,不宜过高的原因是 .
(3)气体NOx与氧气混后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该物质的化学式为 ;向滤液M中加入(或通入)下列 (填字母)物质,得到另一种可循环利用的物质.
a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.盐酸
(4)保温除铁过程中加入CuO的目的是 ;
(5)过滤③所得到的滤液,加入硝酸后,经操作X、过滤④得到硝酸铜晶体.
操作X是 、 (填操作名称).
【考点】制备实验方案的设计.
【专题】实验分析题;实验评价题;类比迁移思想;演绎推理法;无机实验综合.
【分析】辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤,得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质;加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤,滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用,保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应,调节溶液PH除去杂质离子,过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液,在稀硝酸溶液中蒸发浓缩,冷却结晶过滤洗涤得到晶体,
(1)铁具有还原性,铁离子、铜离子具有氧化性,均可以与金属铁反应被还原,据此答题;
(2)苯沸点比较低,温度过高苯容易挥发,温度过低溶解速率小;
(3)NOx做还原剂,依据质量守恒和电子守恒写出方程式:4NOx+(5﹣2x)O2+2H2O=4HNO3,向滤液M中通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,可以循环使用;
(4)Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,加入CuO使水解平衡正向进行,调节溶液的PH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀;
(5)铜离子属于弱碱阳离子,容易水解呈酸性,加入酸可以抑制其水解,得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液,冷却结晶,据此解答即可.
【解答】解:(1)铁具有还原性,铁离子、铜离子具有氧化性,均可以与金属铁反应被还原,反应的离子反应方程式分别为:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,
故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;
(2)苯沸点比较低,温度过高苯容易挥发,温度过低溶解速率小,
故答案为:温度高苯容易挥发;
(3)NOx做还原剂,依据质量守恒和电子守恒写出方程式:4NOx+(5﹣2x)O2+2H2O=4HNO3,HNO3可以循环使用,向滤液M中通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,可以循环使用,故选b;
故答案为:HNO3;b;
(4)Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,加入CuO使水解平衡正向进行,调节溶液的PH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀,
故答案为:调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀;
(5)铜离子属于弱碱阳离子,容易水解呈酸性,加入酸可以抑制其水解,得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液,冷却结晶,
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶.
【点评】本题考查了物质分离提纯的方法和流程判断,主要是物质性质的理解应用和实验基本操作,掌握基础是关键,题目难度中等.
名称 | 用途 | 装置 | 举例 | 注意事项 |
过滤 | 分离固体和液体混合物 | 粗盐提纯时把粗盐溶于水,经过滤把不溶于水的杂质除去 | ①要“一贴二低三靠” 滤纸紧贴漏斗内壁;滤纸边缘低于漏斗口,漏斗里液面低于滤纸边缘;烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃捧下端紧靠三层滤纸.漏斗下端紧靠烧杯内壁。 ②必要时洗涤沉淀物(在过滤器中加少量水),不可搅拌 |
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