题目内容
【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一一确镁泥(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_________。
【答案】 MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑ Fe(OH)3 Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl- (NH4)2CO3 受热分解(或(NH4)2CO32NH3↑+H2O+CO2↑) CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+ 4FeCl2+2S↓ Fe2O3 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。
