Question

【题目】铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(主要含BeO、CuS，还含少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下：

已知：i．铍、铝元素化学性质相似；BeCl2熔融时能微弱电离。

ii．常温下：Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10－20， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10－13。

回答下列问题：

(1)滤液A的主要成分除NaOH外，还有___________(填化学式)；写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：___________。

(2)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为得到较纯净的BeCl2溶液，选择下列实验操作最合理步骤的顺序是___________；电解熔融BeCl2制备金属铍时，需要加入NaCl，其作用是___________。

①加入过量的NaOH：②加入过量的氨水；③加入适量的HCl；④过滤；⑤洗涤。

(3)反应Ⅱ中CuS的氧化产物为S单质，该反应的化学方程式为___________。

(4)常温下，若滤液D中c(Cu2+)=2.2mol·L－1、c(Fe3+)=0.008mol·L－1、c(Mn2+)=0.21mol·L－1，向其中逐滴加入稀氨水，生成沉淀F是________(填化学式)；为了尽可能多的回收铜，所得滤液G的pH最大值为___________。

Answer 1

【答案】Na2SiO3、Na2BeO2； BeO22－＋4H＋=Be2＋+2H2O； ②④⑤③； 增强熔融盐的导电性； MnO2＋CuS＋2H2SO4=S＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O； Fe(OH)3； 8.0；

【解析】

Be、Al元素化学性质相似，废旧铍铜元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反应转化成Na2BeO2、Na2SiO3进入滤液A中，滤渣B中含CuS、FeS；滤液A中加入过量HCl，Na2SiO3反应生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2与过量HCl反应生成NaCl、BeCl2和H2O，滤液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，滤渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反应生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被还原为MnSO4；滤液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根据题给Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度积，滤液D中加入氨水得到的沉淀F为Fe（OH）3；滤液E中加入氨水调节pH使Cu2+与Mn2+分离。据此分析作答。

Be、Al元素化学性质相似，废旧铍铜元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反应转化成Na2BeO2、Na2SiO3进入滤液A中，滤渣B中含CuS、FeS；滤液A中加入过量HCl，Na2SiO3反应生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2与过量HCl反应生成NaCl、BeCl2和H2O，滤液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，滤渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反应生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被还原为MnSO4；滤液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根据题给Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度积，滤液D中加入氨水得到的沉淀F为Fe（OH）3；滤液E中加入氨水调节pH使Cu2+与Mn2+分离。

（1）废旧铍铜元件的成分BeO、CuS、FeS、SiO2，根据信息i，BeO属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，反应方程式为BeO+2NaOH=Na2BeO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CuS、FeS不与氢氧化钠反应，因此滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2；根据信息i，反应I中为Na2BeO2与过量盐酸反应，反应的离子方程式为BeO22－+4H＋=Be2＋+2H2O；

（2）Be、铝元素化学性质相似，先向滤液C中先加入过量的氨水，生成Be（OH）2沉淀，然后过滤、洗涤，再加入适量的HCl，生成BeCl2，合理步骤是②④⑤③；BeCl2熔融时能微弱电离，熔融BeCl2中离子浓度较小，电解熔融BeCl2制备金属铍时，需要加入NaCl，其作用是增大离子浓度，增强熔融盐的导电性；

（3）反应II中CuS中S转化为S单质，MnO2中Mn被还原为Mn2＋，根据化合价升降法进行配平，其化学反应方程式为MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O；

（4），Cu2＋开始沉淀时c（OH－）==1×10-10mol/L；Fe3＋开始沉淀时c（OH－）==×10-12mol/L；Mn2＋开始沉淀时c（OH－）==1×10-6mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，即生成的沉淀F为Fe（OH）3。为了尽可能多的回收Cu，滤液E中加入氨水应使Cu2+尽可能完全沉淀，Mn2+不形成沉淀，Cu2+完全沉淀时c（OH-）==×10-8mol/L<1×10-6mol/L，滤液G的c（OH-）最大为1×10-6mol/L，c（H+）最小为1×10-8mol/L，pH最大为8.0。