Question

黄铜灰渣（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃）生产硝酸铜溶液的流程如下：

（1）写出酸浸时Fe₂O₃和稀硫酸反应的离子方程式：_________________。

（2）反应I中所加Zn不能过量的原因是________________。

（3）滤液II中含有的金属阳离子主要有_____________。

（4）写出反应II的离子方程式：______________。反应II应控制温度不能过高也不能过低的原因是___________________。

（5）已知Cu(NO₃)₂·6H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O的溶解度随温度的变化如图所示。则由A点对应的溶液获取Cu(NO₃)₂·3H₂O的方法是_______________。

Answer

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O加入过量的Zn会使最终所得的Cu(NO3)2溶液中含有杂质Zn2+、Fe2+3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O温度过高硝酸会挥发及分解，温度过低则反应速率较慢向溶液A中加入适量硝酸，将溶液A蒸发浓缩，冷却到30℃以上，过滤。

【解析】黄铜灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe2O3反应，滤渣1为铜和少量的SiO2，滤液1主要含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，加入适量锌粉，锌粉可与Cu2+、H+反应生成铜和氢气，滤渣2主要为铜，将滤渣1和滤渣2用稀硝酸溶解并过滤除去SiO2后，即可得到Cu(NO3)2溶液，再将溶液蒸发、浓缩并结晶，即可得到Cu(NO3)2·3H2O；

（1）浸取时，Fe2O3与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

（2）滤液1主要含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，加入锌粉是为了置换出铜，如果Zn粉过量，则Cu中混合Fe和Zn，制得的Cu(NO3)2溶液不纯；

（3）滤液1主要含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，加入适量锌粉，锌粉可与Cu2+、H+还原生成铜和氢气，过虑后滤渣2主要为铜，滤液II中含有的金属阳离子主要有Cu2+、Fe2+；

（4）反应II是稀硝酸溶解Cu，生成Cu(NO3)2和NO，发生反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；反应II加热是为了提高反应速率，但温度过高

硝酸会挥发及分解，温度过低则反应速率较慢；

（5）A点对应的溶液为高温度下Cu(NO3)2的稀溶液，需要向溶液A中加入适量硝酸抑制Cu2+的水解，同时将溶液A蒸发浓缩，冷却到30℃以上，待析出晶体后再过滤，即可获取Cu(NO3)2·3H2O。

点睛：无机工艺流程题，重点探究的是反应原理并能熟练化学用语解答，这就要求对整个流程进行认识分析，对流程中每一个反应池或操作中出现的箭头要理解清楚，通常箭头指向反应池或容器的代表参加反应的物质，箭头背离的为生成物，再结合包括酸碱性、有无空气中氧气参与反应的环境，并借助于质量守恒及氧化还原反应的理论知识判断反应原理，写出反应方程式或离子反应式。