Question

9．某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO₄等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu（NO₃）₂•3H₂O]，其生产工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）“焙烧”过程中生成SO₂的化学方程式为2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2SO₂+2CuO．
（2）“酸化”过程的离子方程式为CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O．
（3）试剂a可以是铁粉．
（4）“淘洗”的目的是除去过量的铁粉，图中的淘洗液与滤液溶质的阴离子相同，則试剂b是稀硫酸，淘洗液的溶质是H₂SO₄和FeSO₄．
（5）“反应”中使用20%硝酸和10% H₂O₂溶液，硝酸起酸的作用，则“反应”的化学方程式为Cu+H₂O₂+2HNO₃═Cu（NO₃）₂+2H₂O．若该步骤只使用20%硝酸，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则生成红棕色气体时反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1：2．
（6）“一系列操作”是指化学实验操作，这些操作需要用到的玻璃仪器有酒精灯、玻璃棒、烧杯、漏斗．

Answer 1

分析 铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO₄等成分，通入空气焙烧：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO、2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2SO₂+2CuO，废气为二氧化硫，再加入硫酸酸化浸取，得到硫酸铜溶液，向浸取液中加入铁粉，发生的离子反应为Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，然后过滤得到的固体Cu，用稀硫酸淘洗铜除去过量的铁粉，然后加入20%硝酸和10% H₂O₂溶液，发生反应：Cu+H₂O₂+2HNO₃═Cu（ NO₃）₂+2H₂O，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Cu（NO₃）₂•3H₂O，据此分析解答．

解答 解：（1）“焙烧”过程中生成SO₂的化学方程式为2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2SO₂+2CuO；
故答案为：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2SO₂+2CuO；
（2）酸化过程为经过焙烧得到的氧化铜与稀硫酸反应生成铜离子，离子方程式为：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O；
故答案为：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O；
（3）试剂a将铜离子从溶液中置换出，可选用铁粉；
故答案为：铁粉；
（4）为了除去过量的铁粉，淘洗液与滤液溶质的阴离子相同，则试剂b选用稀硫酸，铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁离子，则淘洗液的溶质为H₂SO₄和FeSO₄；
故答案为：除去过量的铁粉；稀硫酸；H₂SO₄和FeSO₄；
（5）使用20%硝酸和10% H₂O₂溶液，硝酸起酸的作用，离子方程式为：Cu+H₂O₂+2HNO₃═Cu（ NO₃）₂+2H₂O；若该步骤只使用20%硝酸，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则此时反应为硝酸与过氧化氢反应：2HNO₃+H₂O₂=2NO₂↑+2H₂O，还原剂为过氧化氢，氧化剂为硝酸，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为 1：2；
故答案为：Cu+H₂O₂+2HNO₃═Cu（ NO₃）₂+2H₂O； 1：2；
（6）将硝酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Cu（NO₃）₂•3H₂O，需要的玻璃仪器有：酒精灯、玻璃棒、烧杯、漏斗；
故答案为：酒精灯、玻璃棒、烧杯、漏斗．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．