Question

15．輝銅礦是重要的自然界中銅的主要礦物之一，其主要成分為Cu₂s，還含有Fe₃O₄、SiO₂及一些不溶性雜質(zhì)．以輝銅礦為原料生產(chǎn)堿式碳酸銅及綜合利用，工藝流程如下所示：

已知：①Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成【Cu（NH₃）₄]²⁺
②Cu（OH）₂溫度超過80℃會分解成CuO和水
（1）實(shí)驗(yàn)室配置50OmL4.0mo1•L^-1鹽酸，所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還需要500ml容量瓶、膠頭滴管．
（2）濾渣B可用于工業(yè)上制取粗硅，化學(xué)方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO．
（3）向溶液C中加入氨水必須過量，其目的是使Cu²⁺完全轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而損失，濾渣D的成分為Fe（OH）₃．
 （4）蒸氨的過程發(fā)生的反應(yīng)包括：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；
②Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
③Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O．
（5）氣體X可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G，溶液G中的陰離子除了OH^-外還有SO₃^2-，HSO₃^-．
（6）若輝銅礦為ag，以石墨作電極電解溶液F，陰極質(zhì)量增加為mg，則輝銅礦中Cu₂S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為$\frac{160m}{128a}$×100%．【M（Cu）=64  M（Cu₂S）=160】．

Answer 1

分析 輝銅礦通入氧氣充分煅燒，生成B為二氧化硫氣體，固體A主要為CuO、Fe₃O₄，加入鹽酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入過量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺經(jīng)加熱可得到CuO，加入酸酸化得到Cu²⁺，經(jīng)濃縮后在溶液中加入碳酸鈉可得到堿式碳酸銅，以此解答該題；
（1）配制500mL溶液，依據(jù)溶液配制過程和方法判斷需要的儀器，需要500mL容量瓶，還需要膠頭滴管定容；
（2）濾渣B為二氧化硅，可用于工業(yè)上制取粗硅，高溫下二氧化硅和碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳；
（3）上述分析可知，溶液C中含有鐵離子和銅離子，加入過量氨水，沉淀鐵離子，Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺經(jīng)加熱可得到CuO，反應(yīng)過程是：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；銅離子水解生成氫氧化銅，氫氧化銅分解生成氧化銅；
（5）氣體X為二氧化硫氣體，可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G為亞硫酸銨，亞硫酸根離子分步水解得到亞硫酸氫根和氫氧根離子，亞硫酸氫根離子水解生成亞硫酸和氫氧根離子；
（6）溶液F為CuSO₄溶液，以石墨作電極電解溶液，陰極析出銅mg，依據(jù)銅元素守恒計(jì)算輝銅礦中Cu₂S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）配制500mL溶液，依據(jù)溶液配制過程和方法判斷需要的儀器，所需的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外，還需要500mL容量瓶配制溶液，用膠頭滴管定容；
故答案為：500mL容量瓶；膠頭滴管；
（2）上述分析可知，濾渣B為二氧化硅，可用于工業(yè)上制取粗硅，高溫下二氧化硅和碳反應(yīng)生成硅和一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO；
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO；
（3）溶液C中含有鐵離子和銅離子，加入過量氨水，沉淀鐵離子，Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，所以向溶液C中加入氨水必須過量，其目的是使Cu²⁺完全轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而損失，過濾得到濾渣D為Fe（OH）₃；
故答案為：使Cu²⁺完全轉(zhuǎn)化為[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而損失；Fe（OH）₃；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺經(jīng)加熱可得到CuO，反應(yīng)過程是：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；②銅離子水解生成氫氧化銅，反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；③氫氧化銅分解生成氧化銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
（5）氣體X為二氧化硫氣體，可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G為亞硫酸銨，亞硫酸根離子分步水解得到亞硫酸氫根和氫氧根離子，亞硫酸氫根離子水解生成亞硫酸和氫氧根離子，所以溶液G中的陰離子除了OH^-外還有SO₃^2-，HSO₃^-；
故答案為：SO₃^2-，HSO₃^-；
（6）溶液F為CuSO₄溶液，以石墨作電極電解溶液，陰極析出銅mg，由銅元素守恒可知n（Cu₂S）=$\frac{1}{2}$n（Cu）=$\frac{1}{2}$×$\frac{mg}{64g/mol}$=$\frac{m}{128}$mol，則輝銅礦中Cu₂S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{m}{128}mol×160g/mol}{ag}$×100%=$\frac{160m}{128a}$×100%，故答案為：$\frac{160m}{128a}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離提純的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，離子方程式和化學(xué)方程式書寫的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．