Question

11．硝酸銅晶體[Cu（NO₃）₂•3H₂O]可用于制造高純度氧化銅等，工業上可用廢銅的燒渣浸取液（含硫酸銅、硫酸鋅、硫酸亞鐵等）生產硝酸銅晶體，其生產過程如下：

（1）置換過濾后濾液的主要成分是ZnSO₄、FeSO₄；焙燒的目的是減少硝酸的用量或氮氧化物的污染．
（2）焙燒產物之一FeO在酸溶過程中產生NO，離子方程式是3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O．
（3）調pH過濾過程中，為保證充分氧化，先加物質Y為C；再加物質Z為B．
A．精制鐵粉    B．精制氧化銅    C．雙氧水    D．氯水    E．碳酸鈉
（4）硝酸銅晶體熱分解可得高純度氧化銅，熱分解過程中有紅棕色氣體產生．硝酸銅晶體熱分解反應的化學方程式是（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 廢銅的燒渣浸取液含CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄等，向浸取液中加入鐵屑，發生的離子反應有 Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，然后過濾得到的固體含有Fe、Cu，將固體焙燒，Fe、Cu被氧化生成FeO和CuO，向溶液中加入濃硝酸，亞鐵離子被氧化生成Fe³⁺，同時生成NO，向溶液中加入Y、Z并調節溶液的pH，然后過濾，將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶得到Cu（NO₃）₂•3H₂O；
（1）向廢液中加入鐵屑時，只有銅離子和鐵反應生成硫酸亞鐵，硫酸鋅不反應；將金屬氧化為金屬氧化物，能減少硝酸的用量并減少有害氣體的產生；
（2）FeO和稀硝酸反應生成鐵離子和NO；
（3）調pH過濾過程中，為保證充分氧化，需要反應時間較長，加入的物質有氧化性且不能引進新的雜質，最后加入物質反應剩余的酸，且不能引進雜質；
（4）硝酸銅晶體熱分解可得高純度氧化銅，熱分解過程中有紅棕色氣體產生，說明有二氧化氮生成，此反應中N元素得電子，應該是O元素失電子生成氧氣，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式．

解答 解：廢銅的燒渣浸取液含CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄等，向浸取液中加入鐵屑，發生的離子反應有 Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，然后過濾得到的固體含有Fe、Cu，將固體焙燒，Fe、Cu被氧化生成FeO和CuO，向溶液中加入濃硝酸，亞鐵離子被氧化生成Fe³⁺，同時生成NO，向溶液中加入Y、Z并調節溶液的pH，然后過濾，將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶得到Cu（NO₃）₂•3H₂O；
（1）向廢液中加入鐵屑時，只有銅離子和鐵反應生成硫酸亞鐵，硫酸鋅不反應，所以轉換后濾液中溶質是ZnSO₄、FeSO₄；將金屬氧化為金屬氧化物，能減少硝酸的用量并減少有害氣體的產生，所以焙燒的目的是減少硝酸的用量或氮氧化物的污染，
故答案為：ZnSO₄、FeSO₄；減少硝酸的用量或氮氧化物的污染；
（2）FeO和稀硝酸反應生成鐵離子和NO，離子方程式為3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O，
故答案為：3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O；
（3）調pH過濾過程中，為保證充分氧化，需要反應時間較長，加入的物質有氧化性且不能引進新的雜質，所以Y為雙氧水，最后加入物質反應剩余的酸，且不能引進雜質，Z為CuO，
故答案為：C；B；
（4）硝酸銅晶體熱分解可得高純度氧化銅，熱分解過程中有紅棕色氣體產生，說明有二氧化氮生成，此反應中N元素得電子，應該是O元素失電子生成氧氣，結合元素守恒知還生成水，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式為：（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O，
故答案為：（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O．

點評 本題以物質制備為載體考查物質的分離提純，為高頻考點，側重考查元素化合物知識、氧化還原反應、基本操作等，綜合性較強，明確元素化合物性質及基本反應原理、基本操作即可解答，熟悉流程圖中發生的反應及分離方法，難點是（3）題加入的物質名稱及先后順序，題目難度不大．