Question

【题目】金属及其化合物在生产中用途广泛。

I.利用生产硼砂的废渣一硼镁泥(主要成分为MgCO3、SiO2，还含有少量Fe2O3、MnO、CaO等)为主要原料制取轻质碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·2H2O]的工业流程如下：

(1)写出“酸溶”一步中，MgCO3和硫酸反应的离子方程式________________________。

(2)滤渣2的主要成分有MnO2和______________，写出生成MnO2的离子方程式___________________。

(3)“合成”时需通蒸汽至80℃，边加热边搅拌，温度不能超80℃的原因是______________。

II.从含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下：

已知：①CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓ ②+1价的Cu在酸性条件下易歧化

(4)浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应化学方程式为_________________。

(5)若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为____________________。

(6)调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是______________。（填离子符号）

(7)过滤3所得滤液中的CuCl2可循环使用，为保持流程持续循环，每生成1molCu，理论上需补充CuCl2的物质的量为_______。

Answer 1

【答案】 MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑ Fe(OH)3 Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl- (NH4)2CO3受热分解[或(NH4)2CO32 NH3↑+H2O+CO2↑] CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+ 4FeCl2+2S ↓ Fe2O5 Cu2+ 0.5mol

【解析】I．由制备流程可知，硼镁泥的主要成分为MgCO3、SiO2，还有少量Fe2O3、MnO、CaO等，向废渣中加硫酸时SiO2不溶解，过滤得到滤渣1为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Mn2+氧化为MnO2，调节PH生成MnO2、Fe(OH)3沉淀，过滤得滤渣2为MnO2、Fe(OH)3，再经过系列除杂后所得溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁；

(1)MgCO3和硫酸反应生成硫酸镁和二氧化碳，反应方程式为MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O；
(2)根据上面的分析可知滤渣2的主要成分为MnO2、Fe(OH)3，次氯酸钠能氧化锰离子生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-；
(3)“合成”时在溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁、硫酸铵和水，温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解；

Ⅱ．CuFeS2加入CuCl2浸取发生CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓，过滤后得到滤液含有FeCl2，固体含有CuCl、S，加入盐酸除硫，过滤得到滤液含有[CuCl2]-，调节溶液pH发生歧化反应生成Cu和Cu2+，过滤可得到Cu，得到滤液含有Cu2+；

(1)CuFeS2和3FeCl3之间发生的是氧化还原反应，化学方程式为：CuFeS2+3FeCl3=CuCl+4FeCl2+2S；
(2)过滤1所得滤液中只含FeCl2，将其在空气中加热蒸干、灼烧后，加热过程中发生水解反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁灼烧分解生成氧化铁，所得固体为Fe2O3；
(3)过滤得到滤液含有[CuCl2]-，调节溶液pH发生歧化反应生成Cu和Cu2+；
(4)滤3所得滤液中含有HCl和CuCl2，可以循环使用，涉及反应有CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S、2CuCl=Cu+CuCl2，综合两个化学方程式可得CuFeS2+CuCl2=2Cu+FeCl2+2S，由方程式可得每生成1molCu，理论上需补充CuCl2的物质的量为0.5mol。