Question

某工业含铜废料含有 Cu、CuO、CuS、CuSO₄ 等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO₃)₂·3H₂O]，生产的工艺流程如图所示，请回答下列问题：

（1）“焙烧”过程中生成的废气中有害气体的成分是______________。

（2）“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有___________________________(写出一条即可)。

（3）若试剂 a 可以是____________，试剂b的作用是______________________________________。

（4）“反应”一步中使用 20% HNO₃ 和 10% H₂O₂，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的离子方程式为______________________________________；若该步骤只使用 20% HNO₃，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为_______________。

（5）“系列操作”中应包含____________、______________、过滤、洗涤、干燥。

Answer

SO2 升高温度、适当增大硫酸的浓度、将“焙烧”后的固体粉碎 Zn或Fe（合理则可） 除去过量的Zn 或Fe（需与上一空对应） Cu+H2O2+2H+═ Cu2++2H2O 1:2 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，通入空气焙烧：2Cu+O22CuO、2CuS+3O22SO2+2CuO，废气为二氧化硫，再加入硫酸酸化浸取，得到硫酸铜溶液，向浸取液中加入铁粉，发生的离子反应为Cu2＋+Fe=Fe2＋+Cu，然后过滤得到的固体Cu，用稀硫酸淘洗铜除去过量的铁粉，然后加入20%硝酸和10% H2O2溶液，发生反应：Cu+H2O2+2HNO3═Cu（ NO3）2+2H2O，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Cu（NO3）2·3H2O。

（1）焙烧：2Cu+O22CuO、2CuS+3O22SO2+2CuO，废气为二氧化硫，故答案为：SO2。

（2）“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有升高温度、适当增大硫酸的浓度、将“焙烧”后的固体粉碎。

（3）试剂a将铜离子从溶液中置换出，可选用 Zn或Fe（合理则可）；

故答案为： Zn或Fe（合理则可）；

为了除去过量的铁粉，淘洗液与滤液溶质的阴离子相同，则试剂b选用稀硫酸，

试剂b的作用是除去过量的Zn 或Fe（需与上一空对应）。

（4）使用20%硝酸和10% H2O2溶液，硝酸起酸的作用，离子方程式为：Cu+H2O2+2HNO3═Cu（ NO3）2+2H2O；若该步骤只使用20%硝酸，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则此时反应为硝酸与过氧化氢反应：2HNO3+H2O2=2NO2↑+2H2O，还原剂为过氧化氢，氧化剂为硝酸，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为 1：2；

故答案为：Cu+H2O2+2H+═ Cu2++2H2O； 1：2；

（5）将硝酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Cu（NO3）2·3H2O

故答案为： 蒸发浓缩 冷却结晶