Question

2．辉铜矿石主要含有硫化亚铜（Cu₂S）及少量脉石（SiO₂）．一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表

沉淀物	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

（1）写出浸取过程中Cu₂S溶解成Cu²⁺的离子方程式Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S．
（2）气体NO_x 与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃
（3）可向滤液M中加入（或通入）下列D（填字母）物质，得到较多的另一种可循环利用的物质．
A．Fe          B．NaClO        C．H₂O₂       D．Cl₂
（4）蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH，其作用是调节溶液pH使使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，抑制铜离子水解．
（5）在除铁阶段，如果pH控制不当会使产量降低．你认为应该采取的补救措施是：将滤渣加入到HNO₃中将pH调为3.7-4.7，充分反应后过滤，将滤液与原滤液合并．

Answer 1

分析 辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用，保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液PH除去杂质离子，过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体；
（1）铁离子做氧化剂被还原为亚铁离子，Cu₂S被氧化，生成铜离子和硫单质．
（2）由流程可知，硝酸可循环应用；
（3）向滤液M中通入Cl₂将FeCl₂氧化为FeCl₃，可以循环使用；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的PH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，加热过程中Cu²⁺会水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解，不引入新的杂质．

解答 解：辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用，保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液PH除去杂质离子，过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体；
（1）铁离子做氧化剂，Cu2S被氧化，离子方程式为：Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S，
故答案为：Cu₂S+4Fe³⁺=2Cu²⁺+4Fe²⁺+S；
（2）NO_x 与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质硝酸，该反应的化学方程式为4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案为：4NO_x+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃；
（3）向滤液M中加H₂O₂或通入Cl₂将FeCl₂氧化为FeCl₃，可以循环使用，故答案为：CD；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的pH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，加热过程中Cu²⁺会水解，加入硝酸抑制Cu²⁺的水解，不引入新的杂质，
故答案为：调节溶液pH使使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，抑制铜离子水解；
（5）在除铁阶段，如果pH控制不当会使产量降低．你认为应该采取的补救措施是：将滤渣加入到HNO₃中将pH调为3.7-4.7，只有铁离子转化为沉淀，充分反应后过滤，将滤液与原滤液合并，故答案为：3.7-4.7．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用及物质制备实验，为高频考点，把握流程中的反应、混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．