Question

【題目】為了充分利用銅資源，某工廠利用廢舊黃銅灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金屬銅并得副產(chǎn)物鋅鹽，其生產(chǎn)流程如下：

(1)濾渣1的主要成分為__________。稀硫酸溶解黃銅灰過程中，Cu是否參與了反應(yīng)，如果參與請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式，如果沒反應(yīng)請(qǐng)寫出理由：_____________________。

(2)濾渣1及濾渣2與濃硫酸反應(yīng)的步驟中存在缺陷，可將實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為先讓濾渣與_______反應(yīng)，產(chǎn)物再溶于稀硫酸，這樣改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________。

(3)寫出濾液3與H2O2反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式____________________________________，濾液3反應(yīng)中需要調(diào)節(jié)PH的目的是______________________________________________。

（4）25 ℃時(shí)，沉淀Cu2＋、Zn2＋兩種金屬離子(M2＋)，所需S2－最低濃度的對(duì)數(shù)值lg c(S2－)與lg c(M2＋)關(guān)系如下圖所示。

則Ksp(CuS)=_____________________。

Answer 1

【答案】 Cu和SiO2 Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+ O2 濾渣1及濾渣2用濃硫酸浸取可能產(chǎn)生的有毒氣體是SO2污染環(huán)境，同時(shí)減少了硫酸的用量（其它合理答案均可得分） 2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O 調(diào)節(jié)pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去 1×10-35

【解析】（1）黃銅灰中不與稀硫酸反應(yīng)的物質(zhì)是Cu和二氧化硅，所以加入稀硫酸過濾后的濾渣1的主要成分是單質(zhì)銅和二氧化硅。黃銅灰中有氧化鐵，與稀硫酸反應(yīng)得到Fe3+，單質(zhì)銅可以與其反應(yīng)，方程式為：Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+。注意：因?yàn)檠趸�鐵為少量，所以最后一定剩余單質(zhì)銅，濾渣1中應(yīng)該有單質(zhì)銅。

（2）濾渣2主要含單質(zhì)銅和鐵，濾渣1主要含單質(zhì)銅和二氧化硅，加入濃硫酸反應(yīng)，將單質(zhì)鐵和銅轉(zhuǎn)化為鹽溶液，濾渣3為二氧化硅。此步反應(yīng)中的最大問題是，生成二氧化硫這樣的污染性氣體，所以應(yīng)該先加入氧氣氧化，將金屬單質(zhì)氧化為金屬氧化物，再與稀硫酸反應(yīng)。同時(shí)這樣的操作可以減少硫酸的用量（因?yàn)橛脻饬蛩釙r(shí)，一部分硫酸轉(zhuǎn)化為二氧化硫，而使用稀硫酸時(shí)，所有的硫酸都轉(zhuǎn)化為硫酸鹽）。

（3）在濾液3中加入硫酸和過氧化氫的目的是為了將Fe2+氧化為Fe3+，所以方程式為：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O。濾液3氧化以后，溶液中主要是Cu2+和Fe3+，調(diào)節(jié)pH的目的是將Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，以將兩種金屬陽(yáng)離子分離。

（4）從圖中得到：橫坐標(biāo)為-10的時(shí)候縱坐標(biāo)的數(shù)值為-25，即c(S2-)=1×10-10mol/L的時(shí)候，c(Cu2+)=1×10-25mol/L，所以CuS的Ksp=1×10-35。