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【题目】工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾(CuSO45H2O).该废料中各种成份含量如下:Cu和CuO约占87%,其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物,还有少量的难溶物质.工艺流程为:

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表:

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Mg(OH)2

Fe(OH)2

pH

5.2

3.1

6.7

9.4

9.7

请回答下列问题:
(1)步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状?
(2)步骤②中的离子方程式(写出2个即可):
(3)步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式:
(4)步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是(填序号).
A.NaOH B.氨水 C.Cu2(OH)2CO3 D.Cu(OH)2 E.MgCO3
(5)步骤⑦中用硫酸调节pH=2~3的原因是
(6)步骤⑧的分离方法步骤是

【答案】
(1)增大固体反应物的表面积,增大化学反应的速率
(2)2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑;Si+2OH+H2O=SiO32+2H2↑或Al2O3+2OH=2AlO2+H2O或SiO2+2OH=SiO32+H2O
(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(4)C、D
(5)抑制Cu2+的水解,也不会引入杂质
(6)蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,(洗涤、干燥)
【解析】解:含铜废料制造胆矾(CuSO45H2O),Cu和CuO约占87%,其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物,还有少量的难溶物质,粉碎后加过量热碱溶液,Al、Si及其氧化物能与碱反应生成物溶于水,过滤得到滤渣为Cu、Mg、Fe及其氧化物,还有少量的难溶物质,水洗至PH=7,加稀硫酸、双氧水于80℃保温0.5h,CuO、MgO、FeO都溶于稀硫酸生成硫酸铜、硫酸镁、硫酸亚铁,铜和亚铁离子被双氧水氧化成铜离子和三价铁离子,调至PH=5.2,沉降1小时,三价铁离子沉淀完全,过滤得到滤渣氢氧化铁和滤液,滤液中含有铜离子和镁离子,用硫酸调节溶液pH=2~3,经过对滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到产品,蒸发浓缩时会导致Cu2+发生水解生成Cu(OH)2 , 用硫酸调节pH=2~3是为了抑制Cu2+的水解,也不会引入杂质,(1)反应物的接触面积与反应速率成正比,将含铜废料研磨成粉状,增大固体反应物的接触面积,加快了反应速率,所以答案是:增大固体反应物的表面积,增大化学反应的速率;(2)铝、硅及氧化铝、二氧化硅都能与碱反应,反应的离子方程式为:2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑; Si+2OH+H2O=SiO32+2H2↑;Al2O3+2OH=2AlO2+H2O; SiO2+2OH=SiO32+H2O,所以答案是:2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑; Si+2OH+H2O=SiO32+2H2↑或Al2O3+2OH=2AlO2+H2O或SiO2+2OH=SiO32+H2O;(3)过氧化氢具有强氧化性,会把亚铁离子氧化为铁离子,本身被还原为水,离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,所以答案是:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;(3)调节pH不能引入新的杂质,A项会引入钠离子,B项会引入铵根离子、E项会引入镁离子,C、D项物质会和氢离子反应调节pH,同时生成铜离子,不会引入新的杂质,所以答案是:C、D;(4)铜离子为弱碱阳离子能水解,水解方程式为:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ , 加热时会促进水解,加入硫酸,增大了H+离子浓度,会抑制铜离子水解,所以答案是:抑制Cu2+的水解,也不会引入杂质;(5)步骤⑧为从溶液中获得硫酸铜晶体,从溶液中得到晶体一般采取蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,(洗涤、干燥) 的方法.所以答案是:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,(洗涤、干燥).

练习册系列答案
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