Question

铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO ₂)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下：

已知：I、铍、铝元素化学性质相似；BeCl₂熔融时能微弱电离；

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溶液中获得BeCl₂的晶体易带结晶水，但是将BeCl₂晶体与SOCl₂(易水解，产物之一能使品红褪色)混合可得无水BeCl₂，请从平衡移动角度解释原因：__________。

(3)MnO₂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：______。

(4)滤液D中c(Cu²⁺)=2.2mol·L^-1、c(Fe³⁺)=0.0080mol·L^-1、c(Mn²⁺)=0.010mol·L^-1，缓慢通氨气调节pH可将其依次分离(体积变化忽略不计)。当Cu²⁺恰好完全沉淀(c(Cu²⁺)=1.0×10^-5 mol·L^-1)时，溶液中c(Cu²⁺)/ c(Fe³⁺)约为______。(≈4.7，保留两位有效数字)

(5)电解NaCl－BeCl₂混合熔盐可制备金属铍。

①电解过程中，加入氯化钠的目的是________。

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 +4H+=Be2++2H2O afed SOCl2+H2O=SO2+HCl，SOCl2能吸收水，同时水解能产生HCl，抑制BeCl2的水解 MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 2.6×1010 增强熔融物的导电性 可以控制温度1156—3243K之间冷却

【解析】

由流程可知，铍铜元件经氢氧化钠溶液溶解后，BeO转化为铍酸钠溶液、二氧化硅转化为硅酸钠溶液，过滤后向滤液中加入过量的盐酸，硅酸钠转化为硅酸沉淀，铍酸钠转化为氯化铍溶液，再过滤，从滤液中分离出氯化铍，最后转化为铍；第一次过滤后的滤渣B为CuS、FeS，加入二氧化锰、硫酸反应，其中的铜元素和铁元素转化为硫酸铜溶液和硫酸铁，过虑后的滤液D中加碳酸钠调节pH可以依次分离出氢氧化铁和氢氧化铜，氢氧化铜最后经一系列操作得到铜，以此解答该题。

(1) 滤液A的主要成分除NaOH外，还有Na2BeO2、Na2SiO3，反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式为BeO22-+4H+=Be2++2H2O；

(2)①滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，可先加入过量的氨水生成Be(OH)2，过滤，洗涤后再加入盐酸，可生成BeCl2，操作为afed；

②已知SOCl2易水解，产物之一能使品红褪色，发生的反应为SOCl2+H2O=SO2+HCl，则SOCl2能吸收水，同时水解能产生HCl，抑制BeCl2的水解；

(3)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，则CuS发生反应的化学方程式为为MnO2+CuS+2H2SO4═MnSO4+S+CuSO4+2H2O；

(4)已知Ksp[Cu(OH)2]= 2.2×10-20，当Cu2+恰好完全沉淀(c(Cu2+)=1.0×10-5mol·L-1)时，c(OH-)=mol/L；则根据Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38，可知溶液中c(Fe3+)=mol/L，故溶液中==2.6×1010；

(5) ①熔融的NaCl能导电，则电解过程中，加入氯化钠能增强熔融物的导电性；

②电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气，由表中熔沸点可知，除去Be中少量Na的方法为可以控制温度1156K～3 243K之间冷却。