Question

工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO₄等)制备硝酸铜晶体的流程如图：

（1）“焙烧”时CuS转化为CuO和SO₂，反应的化学方程式为___。

（2）“酸化”步骤反应的离子方程式为___。

（3）“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为___。

（4）“淘洗”所用的溶液A应选用___(填序号)。

a．稀硫酸     b．浓硫酸    c．稀硝酸    d．浓硝酸

（5）“反应”一步的过程中无红棕色气体生成。

①理论上消耗HNO₃和H₂O₂的物质的量之比为___。

②若不加10% H₂O₂，只用浓HNO₃，随着反应的进行，容器内持续出现大量红棕色气体，写出该反应的离子方程式____。

（6）由“反应”所得溶液中尽可能多地析出Cu(NO₃)₂·3H₂O晶体的方法是___。(相关物质的溶解度曲线如图所示)

Answer

2CuS+3O2 2CuO+2SO2 CuO+2H+═Cu2++H2O FeSO4 a 2∶1 Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O 蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶

【解析】

工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体，废料通入空气焙烧后，铜生成氧化铜，硫化铜转化为CuO和SO2，加入硫酸酸化生成硫酸铜，加入过量的铁发生置换反应生成铜，过滤得到滤渣铁和铜，用溶液A淘洗后加入20%的HNO3和10%的H2O2发生反应，蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶，从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2•3H2O，据此分析解答。

(1)CuS焙烧和氧气反应转化为CuO和SO2，反应的化学方程式为：2CuS+3O2 2CuO+2SO2，故答案为：2CuS+3O2 2CuO+2SO2；

(2)酸化过程为经过焙烧得到的氧化铜与稀硫酸反应生成铜离子，离子方程式为：CuO+2H+═Cu2++H2O，故答案为：CuO+2H+═Cu2++H2O；

(3)根据上述分析可知，过滤得到滤液主要为硫酸亚铁溶液，故答案为：FeSO4；

(4)淘洗加入的酸不能具有强氧化性，否则会溶解铜。a．稀硫酸，不能和铜反应，故a选；b．浓硫酸和铜在常温下不反应，但浓硫酸稀释会放出大量热，会和铜发生反应，故b不选；c．稀硝酸具有氧化性能溶解铜，故c不选；d．浓硝酸能溶解铜，故d不选；故答案为：a；

(5)①“反应”一步所用的试剂是20%HNO3和10%H2O2，硝酸做酸，过氧化氢做氧化剂将Cu氧化生成硝酸铜，反应的化学方程式为：Cu+H2O2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O，理论上消耗HNO3和H2O2的物质的量之比为2∶1，故答案为：2∶1；

②若不加10%H2O2，只用浓HNO3，铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，反应的离子方程式为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O，故答案为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；

(6)根据图像中结晶水合物的溶解度随温度变化曲线可知，温度高于26.4°C从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2•3H2O，从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2•3H2O的方法是：蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶，故答案为；蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶。