Question

2．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：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時溶液的pH如下表

沉淀物	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

（1）寫出浸取過程中Cu₂S溶解成Cu²⁺的離子方程式Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S．
（2）氣體NO_x 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4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃
（3）可向濾液M中加入（或通入）下列D（填字母）物質，得到較多的另一種可循環利用的物質．
A．Fe          B．NaClO        C．H₂O₂       D．Cl₂
（4）蒸發濃縮時，要用硝酸調節溶液的pH，其作用是調節溶液pH使使鐵元素完全轉化為氫氧化鐵沉淀，抑制銅離子水解．
（5）在除鐵階段，如果pH控制不當會使產量降低．你認為應該采取的補救措施是：將濾渣加入到HNO₃中將pH調為3.7-4.7，充分反應后過濾，將濾液與原濾液合并．

Answer 1

分析 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）鐵離子做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）由流程可知，硝酸可循環應用；
（3）向濾液M中通入Cl₂將FeCl₂氧化為FeCl₃，可以循環使用；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（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．

解答 解：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）鐵離子做氧化劑，Cu2S被氧化，離子方程式為：Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S，
故答案為：Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S；
（2）NO_x 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硝酸，該反應的化學方程式為4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃；
（3）向濾液M中加H₂O₂或通入Cl₂將FeCl₂氧化為FeCl₃，可以循環使用，故答案為：CD；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（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，
故答案為：調節溶液pH使使鐵元素完全轉化為氫氧化鐵沉淀，抑制銅離子水解；
（5）在除鐵階段，如果pH控制不當會使產量降低．你認為應該采取的補救措施是：將濾渣加入到HNO₃中將pH調為3.7-4.7，只有鐵離子轉化為沉淀，充分反應后過濾，將濾液與原濾液合并，故答案為：3.7-4.7．

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應用及物質制備實驗，為高頻考點，把握流程中的反應、混合物分離方法為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度中等．