Question

【题目】为了充分利用铜资源，某工厂利用废旧黄铜灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金属铜并得副产物锌盐，其生产流程如下：

(1)滤渣1的主要成分为__________。稀硫酸溶解黄铜灰过程中，Cu是否参与了反应，如果参与请写出该反应的离子反应方程式，如果没反应请写出理由：_____________________。

(2)滤渣1及滤渣2与浓硫酸反应的步骤中存在缺陷，可将实验改进为先让滤渣与_______反应，产物再溶于稀硫酸，这样改进的优点是_____________________________________。

(3)写出滤液3与H2O2反应的离子反应方程式____________________________________，滤液3反应中需要调节PH的目的是______________________________________________。

（4）25 ℃时，沉淀Cu2＋、Zn2＋两种金属离子(M2＋)，所需S2－最低浓度的对数值lg c(S2－)与lg c(M2＋)关系如下图所示。

则Ksp(CuS)=_____________________。

Answer 1

【答案】 Cu和SiO2 Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+ O2 滤渣1及滤渣2用浓硫酸浸取可能产生的有毒气体是SO2污染环境，同时减少了硫酸的用量（其它合理答案均可得分） 2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O 调节pH，使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 1×10-35

【解析】（1）黄铜灰中不与稀硫酸反应的物质是Cu和二氧化硅，所以加入稀硫酸过滤后的滤渣1的主要成分是单质铜和二氧化硅。黄铜灰中有氧化铁，与稀硫酸反应得到Fe3+，单质铜可以与其反应，方程式为：Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+。注意：因为氧化铁为少量，所以最后一定剩余单质铜，滤渣1中应该有单质铜。

（2）滤渣2主要含单质铜和铁，滤渣1主要含单质铜和二氧化硅，加入浓硫酸反应，将单质铁和铜转化为盐溶液，滤渣3为二氧化硅。此步反应中的最大问题是，生成二氧化硫这样的污染性气体，所以应该先加入氧气氧化，将金属单质氧化为金属氧化物，再与稀硫酸反应。同时这样的操作可以减少硫酸的用量（因为用浓硫酸时，一部分硫酸转化为二氧化硫，而使用稀硫酸时，所有的硫酸都转化为硫酸盐）。

（3）在滤液3中加入硫酸和过氧化氢的目的是为了将Fe2+氧化为Fe3+，所以方程式为：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O。滤液3氧化以后，溶液中主要是Cu2+和Fe3+，调节pH的目的是将Fe3+转化为氢氧化铁沉淀，以将两种金属阳离子分离。

（4）从图中得到：横坐标为-10的时候纵坐标的数值为-25，即c(S2-)=1×10-10mol/L的时候，c(Cu2+)=1×10-25mol/L，所以CuS的Ksp=1×10-35。