Question

金属及其化合物在生产中用途广泛。

Ⅰ.从含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS₂)冶练铜的工艺流程如下：

已知：CuFeS₂+3CuCl₂＝4CuCl↓+FeCl₂+2S↓

（1）浸取时，若改用FeCl₃溶液，也能生成CuCl和S，该反应化学方程式为            。

（2）若过滤1所得滤液中只含FeCl₂，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为            。

（3）调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是          。(填离子符号)

（4）过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有             ，为保持流程持续循环，每生成1molCu，理论上需补充CuCl₂的物质的量为            。

Ⅱ．利用生产硼砂的废渣——硼镁泥(主要成分为MgCO₃、SiO₂，还含有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等)为主要原料制取轻质碳酸镁[MgCO₃·Mg(OH)₂·2H₂O]的工业流程如下：

（1） 写出“酸溶”一步中，MgCO₃和硫酸反应的离子方程式                      。

（2） 滤渣2的主要成分有MnO₂和_____________，写出生成MnO₂的离子方程式____________________。

（3）“合成”时需通蒸汽至80 ℃，边加热边搅拌，温度控制在80 ℃的原因是________________________（只需写出相应的化学方程式）。

Answer

Ⅰ.（1）CuFeS2+3FeCl3＝CuCl↓+4FeCl2+2S↓（2分）

（2）Fe2O3（1分）（3）Cu2+（1分）

（4）HCl和CuCl2（2分），0.5mol（2分）

Ⅱ.（1）MgCO3＋2H+＝Mg2+＋H2O＋CO2↑(1分)

（2）Fe(OH)3(1分)Mn2＋＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－(2分)

（3）(NH4)2CO32NH3↑+H2O+CO2↑(2分)

【解析】

试题分析：Ⅰ.（1）浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应化学方程式为 CuFeS2 + 3FeCl3＝CuCl↓+ 4FeCl2 + 2S↓。

（2）滤液中只含FeCl2，存在Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，加热促进水解，Fe(OH)2在空气中易氧化生成Fe(OH)3，生成的Fe(OH)3受热分解，最终所得固体的化学式为Fe2O3。

（3）+1价的Cu在酸性条件下发生歧化反应，生成0价和+2价铜，故调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是Cu2+；

（4）过滤3所得滤液中含有HCl和CuCl2，可以循环使用，每生成1molCu，理论上需补充CuCl2的物质的量为0.5mol。

Ⅱ.由制备流程可知，硼镁泥的主要成分为MgCO3、SiO2，还有少量Fe2O3、MnO、CaO等，向废渣中加硫酸时SiO2不溶解，过滤得到滤渣1为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Mn2+氧化为MnO2，调节pH生成MnO2、Fe（OH）3沉淀，过滤得滤渣2为MnO2、Fe（OH）3，再经过系列除杂后所得溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁，则

（1）MgCO3和硫酸反应生成硫酸镁和二氧化碳，反应方程式为MgCO3＋2H+＝Mg2+＋H2O＋CO2↑；

（2）根据上面的分析可知滤渣2的主要成分为MnO2、Fe（OH）3，次氯酸钠能氧化锰离子生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2＋＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－；

（3）“合成”时在溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁、硫酸铵和水，温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解，反应的方程式为(NH4)2CO3 2 NH3↑+H2O + CO2↑。

【考点定位】本题考查制备实验方案的设计、工艺流程图分析

【名师点晴】该题为高频考点，把握物质的制备的流程、理解反应原理为解答的关键，涉及物质的制备、除杂等知识，题目较为综合，有一定难度。注意流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。