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下：

(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) ①“反应”一步的过程中发生反应Cu+2HNO₃+H₂O₂=Cu(NO₃)₂+2H₂O。该反应中被还原的物质为__________。

 ②“反应”一步中若不加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NO₂，请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+3O22CuO+2SO2 CuO+2H+=Cu2++2H2O FeSO4 a H2O2 CuO+4H++2NO3-= Cu2++2H2O+2NO2 蒸发浓缩，冷却至26.4摄氏度时结晶

【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，用冷水淘洗后加入20%的HNO3和0%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。

(1)CuS焙烧和氧气反应转化为CuO和SO2，根据电子守恒和元素守恒可知反应的化学方程式为：2CuS+3O2CuO+2SO2；

(2)焙烧后主要为氧化铜，酸化过程氧化铜和氢离子反应生成铜离子和水，离子方程式为：CuO+2H+=Cu2++2H2O；

(3)根据分析可知过滤得到滤液主要为硫酸亚铁溶液，即“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为FeSO4；

(4)淘洗加入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、浓硫酸和铜常温下不反应，但遇到水溶解放出大量热，会和铜发生反应，故b不选；
c、稀硝酸具有氧化性能氧化铜，故c不选；
d、浓硝酸能溶解铜，故d不选；
故答案为：a；

(5)①该反应中H2O2中的氧元素由-1价变为-2价，化合价降低被还原；

②若不加10%H2O2，只用20%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；

(6)图象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溶液中才能析出Cu(NO3)2•3H2O，所以从“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。