Question

从铜氨废液含[Cu(NH₃)₃·CO]⁺、[Cu(NH₃)₂]²⁺、[Cu(NH₃)₄]²⁺、NH₃、CH₃COO^-、CO₃^2-等中回收铜的工艺流程如图：

（1）步骤(Ⅰ)“吹脱”的目的是___(写一条即可)；由步骤(Ⅱ)可确定NH₃与H⁺的结合能力比与Cu²⁺的___(填“强”或“弱”)。

（2）步骤(Ⅲ)“沉铜”时，Na₂S的用量比理论用量多，目的是___。

（3）步骤(Ⅳ)反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为___。

（4）步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu₂(OH)₃Cl的离子方程式为___，pH与铜的回收率关系如图(a)所示，为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为___。

（5）“吹脱”后的铜氨溶液中加入适量的添加剂可直接电解回收金属铜，装置如图(b)所示，阴极主要发生的电极方程式为___；添加NaCl和H₂SO₄均可提高电导率和电流效率，从而提高铜的回收率，从环境角度考虑，较好的是___(填“NaCl”或“H₂SO₄”)。

（6）已知上述流程中只有步骤(Ⅲ)“沉铜”和步骤Ⅴ“制硫酸铜”中铜元素有损耗。步骤(Ⅲ)“沉铜”时铜元素的损耗率为4%；步骤Ⅴ“制硫酸铜”时铜元素损耗率为2%。若1L废液最终制得CuSO₄·5H₂O375g，则1L废液中含有铜元素的质量为___g。（保留整数）

Answer

将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)、将CO氧化并以CO2吹出、吹出游离的NH3等 强 使Cu2＋尽可能沉淀完全，降低残留率 3：2 2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl−＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋ 6(或5.5−6.5) [Cu(NH3)4]2＋＋2e−＝Cu＋4NH3 H2SO4 102

【解析】

从铜氨废液含[Cu(NH3)3·CO]+、[Cu(NH3)2]2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3、CH3COO-、CO32-等中回收铜，废液中通入热空气，并加热，可生成二氧化碳、氨气，得到含有[Cu(NH3)4]2+、CH3COO-、CO32-的溶液，加入20%的硫酸，调节pH＝2，得到硫酸铜、硫酸铵溶液，加入20%的硫化钠溶液生成CuS沉淀，在沉淀中加入硝酸可生成NO、S和硝酸铜，加入硫酸生成硫酸铜，经蒸发晶体得到无水硫酸铜晶体；[Cu(NH3)4]2+、CH3COO-、CO32-的溶液加入盐酸，经过滤、洗涤、干燥，可得到碱式氯化铜，以此解答该题。

(1)步骤(Ⅰ)“吹脱”时通入空气，氧气可将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)、将CO氧化生成CO2吹出、吹出游离的NH3等，步骤(Ⅱ)加入硫酸生成硫酸铵，可确定NH3与H＋的结合能力比与Cu2＋的强，故答案为：将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)、将CO氧化并以CO2吹出、吹出游离的NH3等；强；

(2)步骤(Ⅲ)“沉铜”时，Na2S的用量比理论用量多，可使Cu2＋尽可能生成CuS沉淀，可降低残留率，故答案为：使Cu2＋尽可能沉淀完全，降低残留率；

(3)CuS与硝酸反应生成NO、S，反应中S元素化合价由−2价升高到0价，N元素化合价由＋5价降低为＋2价，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为3：2，故答案为：3：2；

(4)步骤(Ⅵ)发生反应生成难溶Cu2(OH)3Cl的离子方程式为2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl−＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋，由图可知为尽可能提高铜的回收率，需控制的pH约为6(或5.5−6.5)，故答案为：2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl−＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋；6(或5.5−6.5)；

(5)阴极主要发生反应的电极反应式为[Cu(NH3)4]2＋＋2e−＝Cu＋4NH3，如加入盐酸，则阳极发生氧化反应生成氯气，污染空气，从环保的角度可知，应加入硫酸，故答案为：[Cu(NH3)4]2＋＋2e−＝Cu＋4NH3；H2SO4；

(6)375gCuSO4•5H2O中Cu的质量＝375g×÷(1−2%)÷(1−4%)＝102g，故答案为：102。