Question

13．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）写出步骤“还原”中可能发生反应的离子方程式Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．
（2）回收S过程中温度控制50℃～60℃之间，不宜过高或过低的原因是温度高苯容易挥发、温度低溶解速率小．
（3）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4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃．
（4）保温除铁过程中加入CuO的目的是调节溶液的pH，使Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀．
（5）过滤③所得到的滤液，加入硝酸后，经操作X、过滤④得到硝酸铜晶体．硝酸的作用是抑制Cu²⁺的水解；操作X是蒸发浓缩、冷却结晶（填操作名称）．

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）铁具有还原性，铁离子、铜离子具有氧化性，均可以与金属铁反应被还原；
（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，温度过低溶解速率小；
（3）NOx做还原剂，依据质量守恒和电子守恒写出方程式：
（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；
（5）铜离子属于弱碱阳离子，容易水解呈酸性，加入酸可以抑制其水解，得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液，冷却结晶，据此解答即可．

解答 解：（1）铁具有还原性，铁离子、铜离子具有氧化性，均可以与金属铁反应被还原，反应的离子反应方程式分别为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，温度过低溶解速率小，
故答案为：温度高苯容易挥发；温度低溶解速率小；
（3）NOx做还原剂，依据质量守恒和电子守恒写出方程式：4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案为：4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃；
（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，
故答案为：调节溶液的pH，使Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃沉淀；
（5）铜离子属于弱碱阳离子，容易水解呈酸性，加入硝酸可以抑制其水解，得到晶体的方法是蒸发浓缩溶液，冷却结晶，
故答案为：抑制Cu²⁺的水解；蒸发浓缩；冷却结晶．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和流程判断，主要是物质性质的理解应用和实验基本操作，掌握基础是关键，题目难度中等．