Question

【题目】铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某旧铍铜元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工业流程如下：

已知：i．铍、铝元素化学性质相似能形成BeO22-；ii．常温下部分难溶物的溶度积常数如下表：

难溶物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
溶度积常数（Ksp）	2.2×10－20	4.0×10－38	2.1×10－13

(1)用NaOH溶液溶解铍铜元件步骤中提高溶解率的措施是_______。（至少写出两种）滤液A的主要成分除NaOH外，还有_____（填化学式）。

(2)写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式_______，写出反应I中生成固体的化学方程式：________。

(3)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl。为提纯BeCl2，最合理的实验步骤顺序为____（填字母）。

a.加入过量的氨水 b.通入过量的CO2 c.加入过量的NaOH

d.加入适量的HCl e.洗涤 f.过滤

(4)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，写出反应II中CuS发生反应的化学方程式：______。

(5)该小组从1kg该种旧铍铜元件中回收得到433g Cu，则该流程Cu的产率为_______（保留三位有效数字）。

Answer 1

【答案】搅拌、升温加热、将元件研磨成粉末、增加碱液的浓度(写出两种即可) Na2BeO2、Na2SiO3 BeO22-+4H+=Be2++2H2O Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ afed 2H2SO4+CuS+MnO2=S+MnSO4+CuSO4+2H2O 91.5%

【解析】

废旧铍铜元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)，加入氢氧化钠溶液反应后过滤，根据题目信息可知BeO属于两性氧化物，CuS不与氢氧化钠溶液反应，FeS不与氢氧化钠溶液反应，二氧化硅属于酸性氧化物，和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，因此滤液A成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，滤渣B为CuS、FeS，滤液中加入过量盐酸过滤得到固体为硅酸，溶液中为BeCl2，向溶液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，在HCl气氛中对BeCl2溶液蒸发结晶得到晶体，滤渣B中加入硫酸酸化的二氧化锰，MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，酸性介质中二氧化锰被还原为锰盐，过滤得到溶液D为硫酸铜、硫酸铁、硫酸锰的混合溶液，逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离，最后得到金属铜。

(1)用NaOH溶液溶解铍铜元件，BeO、SiO2与NaOH溶液发生反应，而CuS、FeS不能反应，步骤中提高溶解率的措施有将元件研磨成粉末、增加碱液的浓度、搅拌、升温加热等。所以滤液A的主要成分除NaOH外，还有BeO、SiO2与NaOH溶液发生反应产生的Na2BeO2、Na2SiO3。

(2)反应I中得到的含铍化合物Na2BeO2与过量盐酸反应产生BeCl2和水，反应的离子方程式为BeO22-+4H+=Be2++2H2O，Na2SiO3则会与HCl发生复分解反应产生难溶性的硅酸和NaCl，所以反应I中生成固体的化学方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓。

(3)①利用铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似，向溶液C中先加入过量的氨水，生成Be(OH)2沉淀，然后过滤洗涤，再向沉淀物中加入适量的HCl生成BeCl2，故合理的步骤为：afed；

(4)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，酸性介质中二氧化锰被还原为锰盐，反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式为：2H2SO4+CuS+MnO2=S+MnSO4+CuSO4+2H2O；

(5)混合物中CuS 含量是71%，则1kg该种旧铍铜元件中含有CuS的质量是1000×71%=710g，理论上得到Cu的质量是=473.3g，实际得到Cu质量是433g，所以该流程Cu的产率为 =91.5%。