题目内容

【题目】氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染等行业。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺如图:

已知CuCl难溶于醇和水,溶于c(Cl-)较大的体系[CuCl(s)+Cl-CuCl2-],潮湿空气中易水解氧化。

(1)“氧化酸浸”前先将铜矿粉碎的目的是__。该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,则反应的化学反应方程式为__;

(2)“溶解”时所用硫酸浓度为0.3mol·L-1,配制1L此硫酸溶液,需要98%、1.84g·mL-1浓硫酸__mL(保留1位小数)。溶解时反应的离子方程式__;

(3)“反应”时,Cu+的沉淀率与加入的NH4Cl的量关系如图所示。

①反应的氧化产物是___,n(氧化剂):n(还原剂)=___;

②比较c(Cu+)相对大小:A点___C点(填“>”、“<”或“=”)。

③提高处于C点状态的混合物中Cu+沉淀率措施是___;

(4)“过滤”所得滤液中溶质主要成分的化学式为__;

(5)不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是__。

【答案】增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等 CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O 16.3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O SO42-或(NH4)2SO4 2:1 > 加水稀释 (NH4)2SO4 HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化

【解析】

利用H2O2在酸性条件下将CuS中的-2价S元素氧化成S单质,同时释放Cu2+,经过系列处理得到Cu单质,然后利用NO3-在酸性条件下的强氧化性将Cu氧化成Cu2+,接下来用SO32-将Cu2+还原成Cu+,同时利用Cl-将Cu+沉淀生成CuCl,用稀硫酸洗去CuCl表面的(NH4+)2SO4等杂质,接下来用醇洗去表面的硫酸分子,而醇本身易挥发而除去,得到干燥的CuCl,据此回答。

(1)工艺流程前,一般将固体矿物粉碎,目的是增大矿物与酸的解除面积,一方面可以加快反应速率,另一方面使矿物中的CuS尽可能转化,提高浸取率;根据程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀可知,本反应生成了CuSO4和S,发生了CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O,故答案为:增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等;CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O;

(2)根据c=得,浓硫酸浓度==18.4mol·L-1,根据C1V1=C2V2得:18.4mol·L-1V=0.3mol·L-1×1L,解得V≈16.3mL;根据反应物为NH4NO3和硫酸,可知,利用NO3-在酸性条件下的氧化性将Cu氧化溶解,发生的反应为Cu和稀硝酸反应,故离子方程式为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:16.3;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;

(3)①流程可知,“反应”利用SO32-将Cu2+还原成Cu+,SO32-自身被Cu2+被氧化成SO42-,SO42-为氧化产物;SO32-被氧化S化合价由+4升高到+6,升高了2,每个Cu2+被还原,化合价从+2降低到+1,降低了1,根据氧化还原反应中化合价升高总数=化合价降低总数得,所以Cu2+和SO32-的物质的量之比为2:1,即氧化剂:还原剂=2:1;故答案为:SO42-或(NH4)2SO4;2:1;

②B点之前Cu+和Cl-形成CuCl沉淀,B点时建立了CuCl(s)Cu+(aq)+ Cl-(aq),B点之后,Cl-浓度增大,有一部分CuCl溶解[CuCl(s)+Cl-CuCl2-],由CuCl(s)Cu+(aq)+ Cl-(aq)可知,CuCl虽然被溶解了一部分,但是平衡并没有发生移动,所以C点和B点Cu2+的浓度是相等的,由于B点之前CuCl(s)Cu+(aq)+ Cl-(aq)平衡一直向左移动,所以B点的Cu2+的浓度小于A点,综上所述答案为:>;

③既然B点之后是由于发生了CuCl(s)+Cl-CuCl2-使沉淀减少了,所以我们可以减小Cl-浓度,具体做法是反其道而行之,加适量水稀释,所以答案为:加水稀释;

(4)由上可知,“过滤”所得滤液中溶质主要成分为(NH4)2SO4,所以答案为:(NH4)2SO4;

(5)硝酸有强氧化性,将CuCl氧化,所以不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,故答案为:HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化。

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(2)工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,其转化原理为_____________________________________。

(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr (Ⅲ) 常见的处理方法是电解法和铁氧磁体法。

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②铁氧磁体法: 在含Cr (Ⅵ) 的废水中加入绿矾,在pH<4时发生反应使Cr (Ⅵ) 转化为Cr (Ⅲ),调节溶液pH 为6~8,使溶液中的Fe (Ⅱ)、F e(Ⅲ)、Cr (Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ) [Fe(Ⅲ)x·Cr (Ⅲ)2-x] O4(铁氧磁体) 的沉淀,则铁氧磁体中x=_________; 若废水中Cr (Ⅵ) 以CrO3计,用该法除去废水中的Cr (Ⅵ),加入的FeSO4·7H2O 与CrO3的质量比为_________。

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