Question

【题目】铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

已知：Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似

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.l×10-13

（1）原子序数为29的Cu的原子结构示意图为______________________。

（2）滤渣B的主要成分为___________________(填化学式)。写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式___________________________________________。

（3）①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择合理步骤并排序。

a．加入过量的NaOH b．过滤 c．加入适量的HCl

d．加入过量的氨水 e．通入过量的CO2 f．洗涤

②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是___________________________________。

（4）①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS发生反应的离子方程式________________________________。

②若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________(任写一条)。

（5）溶液D中含c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.008mol·L-1、c(Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离,首先沉淀的是___________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH大于________。

（6）取铍铜元件1000g,最终获得Be的质量为72g，则Be的产率是________。

Answer 1

【答案】 CuS、FeS Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O dbfc 蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体(或在HCl气流中加热蒸干) MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O 产生污染环境的气体 Fe3+ 4

【解析】(1)根据电子排布规律可得Cu的原子结构示意图为。

(2)根据旧铍铜原件的成分BeO、CuS、FeS和SiO2的性质，结合已知Ⅰ铍、铝两元素的化学性质相似，BeO属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，二者都能溶于NaOH溶液中，生成Na2BeO2和Na2SiO3，而不溶物为CuS和FeS，所以滤渣B的主要成分为CuS和FeS；滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，所以反应Ⅰ中含铍化合物即Na2BeO2，与过量盐酸反应的化学方程式为Na2BeO2+4HCl =BeCl2+2NaCl+ 2H2O。

(3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，根据Be与Al的性质相似，可得BeCl2可与氨水反应生成Be(OH)2沉淀，经过虑，洗涤后再与适量的盐酸反应即可提纯BeCl2，所以提纯BeCl2合理的步骤是dbfc；②为防止Be2+水解，要在HCl气流中加热蒸干。

(4) ①根据叙述即可写出反应Ⅱ中CuS发生反应的离子方程式为MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++ Cu2++ 2H2O；②用浓HNO3溶解金属硫化物时，浓硝酸被还原为氮的氧化物，污染环境（浓硝酸腐蚀性强，氧化性强，可能把S氧化为SO2，污染环境）。

(5)根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13，可知Cu2＋转化成沉淀时，c(OH－)= mol/L，同理计算出Fe3＋转化成沉淀时，c(OH－)=mol/L，Mn2＋转化成沉淀时，c(OH－)=mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，为使Cu2＋沉淀，此时c(OH－)=1×10－10 mol/L，则pH=4，当pH>4时，Cu2＋出现沉淀。

(6) 已知旧铍铜原件中含BeO25%，所以BeO的质量为1000×25%=250g，理论上得到Be的物质的量为250g/25g/mol=10mol，即90g，但实际得到Be的质量为72g，所以Be的产率是72g/90g×100% =80%。