Question

铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某旧铍铜元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO₂)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如图：

已知：Ⅰ.铍、铝元素的化学性质相似，单质铍与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的Na₂BeO₂

Ⅱ.常温下部分难溶物的溶度积常数如下表：

难溶物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
溶度积常数(Ksp)	2.2×10^-20	4.0×10^-38	2.1×10^-13

（1）滤液A的主要成分除NaOH外，还有__(填化学式)，写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：__。

(2)①滤液C中含NaCl、BeCl₂和少量HCl，为提纯BeCl₂，最合理的实验步骤顺序为__(填字母)。

a.加入过量的氨水 b.通入过量的CO₂ c.加入过量的NaOH d.加入适量的HCl  e.洗涤 f.过滤

②从BeCl₂溶液中得到BeCl₂固体的操作是__。

（3）①MnO₂能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质。写出反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式：__。

②若用浓HNO₃溶解金属硫化物，缺点是__(任写一条)。

（4）滤液D中c(Cu²⁺)=2.2mol·L^-1、c(Fe³⁺)=0.008mol·L^-1、c(Mn²⁺)=0.01mol·L^-1，逐滴加入稀氨水调节pH可将其依次分离，首先沉淀的是__(填离子符号)，为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的pH大于__。

（5）电解NaCl－BeCl₂混合熔盐可制备金属铍，如图是电解装置图。

①石墨电极上的电极反应式为__。

②电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气除去Be中少量Na的方法为__。

已知部分物质的熔、沸点如下表：

物质	熔点(K)	沸点(K)
Be	1551	3243
Na	370	1156

Answer

Na2BeO2、Na2SiO3 BeO22-+4H+=Be2++2H2O afed 要在HCl气流中蒸发结晶 MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 会产生污染环境的气体 Fe3+ 4 Be2++2e-=Be 可以控制温度1156～3243K之间冷却

【解析】

Be、Al元素化学性质相似，废旧铍铜元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反应转化成Na2BeO2、Na2SiO3进入滤液A中，滤渣B中含CuS、FeS；滤液A中加入过量HCl，Na2SiO3反应生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2与过量HCl反应生成NaCl、BeCl2和H2O，滤液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，滤渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反应生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被还原为MnSO4；滤液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根据题给Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度积，滤液D中加入氨水得到的沉淀F为Fe（OH）3；滤液E中加入氨水调节pH使Cu2+与Mn2+分离。

（1）废旧铍铜元件的成分BeO、CuS、FeS、SiO2，根据信息i，BeO属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，反应方程式为BeO+2NaOH=Na2BeO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CuS、FeS不与氢氧化钠反应，因此滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2；根据信息i，反应I中为Na2BeO2与过量盐酸反应，反应的离子方程式为BeO22－+4H＋=Be2＋+2H2O，故答案为：Na2BeO2、Na2SiO3；BeO22-+4H+=Be2++2H2O；

（2）①Be、铝元素化学性质相似，先向滤液C中先加入过量的氨水，生成Be（OH）2沉淀，然后过滤、洗涤，再加入适量的HCl，生成BeCl2，合理步骤是afed；故答案为：afed；

②BeCl2是强酸弱碱盐，BeCl2在溶液中会发生水解，使溶液呈酸性，为防止BeCl2水解，则从BeCl2溶液中得到BeCl2固体应在HCl气流中蒸发结晶，抑制BeCl2水解，故答案为：要在HCl气流中蒸发结晶；

（3）①反应II中CuS中S转化为S单质，MnO2中Mn被还原为Mn2＋，根据化合价升降法进行配平可得反应的化学反应方程式为MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O，故答案为：MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O；

②若用浓HNO3溶解金属硫化物，硝酸会被还原生成氮的氧化物，污染环境，故答案为：会产生污染环境的气体；

（4）由题给溶度积可知，Cu2＋开始沉淀时c（OH－）=1×10-10mol/L，溶液pH为4；Fe3＋开始沉淀时，c（OH－）=1×10-12mol/L；Mn2＋开始沉淀时c（OH－）=1×10-6mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，即生成的沉淀F为Fe（OH）3，故答案为：Fe3+；4；

（5）①由图可知，铂电极上发生氧化反应生成氯气，为电解池的阳极，则石墨电极为阴极，铍离子在阴极得电子发生还原反应生成铍，电极反应式为Be2++2e-=Be，故答案为：Be2++2e-=Be；

②由表格数据可知，铍的熔沸点高于钠，则可以控制温度1156～3243K之间冷却除去Be蒸气中少量Na，故答案为：可以控制温度1156～3243K之间冷却。