Question

13．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）寫出步驟“還原”中可能發生反應的離子方程式Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．
（2）回收S過程中溫度控制50℃～60℃之間，不宜過高或過低的原因是溫度高苯容易揮發、溫度低溶解速率小．
（3）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4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）保溫除鐵過程中加入CuO的目的是調節溶液的pH，使Fe³⁺完全轉化為Fe（OH）₃沉淀．
（5）過濾③所得到的濾液，加入硝酸后，經操作X、過濾④得到硝酸銅晶體．硝酸的作用是抑制Cu²⁺的水解；操作X是蒸發濃縮、冷卻結晶（填操作名稱）．

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）鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應被還原；
（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發，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：
（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；
（5）銅離子屬于弱堿陽離子，容易水解呈酸性，加入酸可以抑制其水解，得到晶體的方法是蒸發濃縮溶液，冷卻結晶，據此解答即可．

解答 解：（1）鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應被還原，反應的離子反應方程式分別為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發，溫度過低溶解速率小，
故答案為：溫度高苯容易揮發；溫度低溶解速率小；
（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，
故答案為：4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃；
（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，
故答案為：調節溶液的pH，使Fe³⁺完全轉化為Fe（OH）₃沉淀；
（5）銅離子屬于弱堿陽離子，容易水解呈酸性，加入硝酸可以抑制其水解，得到晶體的方法是蒸發濃縮溶液，冷卻結晶，
故答案為：抑制Cu²⁺的水解；蒸發濃縮；冷卻結晶．

點評 本題考查了物質分離提純的方法和流程判斷，主要是物質性質的理解應用和實驗基本操作，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．