Question

15．輝銅礦石主要含有硫化亞銅（Cu₂S）及少量脈石（SiO₂）．一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如下：

（1）寫出步驟“還原”中可能發(fā)生反應的離子方程式Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺═Cu+Fe²⁺．
（2）回收S過程中溫度控制50℃～60℃之間，不宜過高的原因是溫度高苯容易揮發(fā)．
（3）氣體NO_x與氧氣混后通入水中能生成流程中可循環(huán)利用的一種物質，該物質的化學式為HNO₃；向濾液M中加入（或通入）下列b（填字母）物質，得到另一種可循環(huán)利用的物質．
a．鐵      b．氯氣     c．高錳酸鉀     d．鹽酸
（4）保溫除鐵過程中加入CuO的目的是調節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺完全轉化為Fe（OH）₃沉淀；
（5）過濾③所得到的濾液，加入硝酸后，經(jīng)操作X、過濾④得到硝酸銅晶體．
操作X是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶（填操作名稱）．

Answer 1

分析 輝銅礦加入氯化鐵溶液溶解浸取過濾，得到礦渣加入苯水浴加熱回收硫單質；加入在濾液中加入鐵還原鐵離子和銅離子過濾，濾液M中加入氯氣氧化反應生成氯化鐵循環(huán)使用，保溫除鐵加入稀硝酸溶液和氧化銅反應，調節(jié)溶液PH除去雜質離子，過濾得到濾液為硫酸亞鐵溶液，在稀硝酸溶液中蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶過濾洗滌得到晶體，
（1）鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應被還原，據(jù)此答題；
（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發(fā)，溫度過低溶解速率�。�
（3）NOx做還原劑，依據(jù)質量守恒和電子守恒寫出方程式：4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃，向濾液M中通入Cl₂將FeCl₂氧化為FeCl₃，可以循環(huán)使用；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO使水解平衡正向進行，調節(jié)溶液的PH使鐵元素完全轉化為氫氧化鐵沉淀；
（5）銅離子屬于弱堿陽離子，容易水解呈酸性，加入酸可以抑制其水解，得到晶體的方法是蒸發(fā)濃縮溶液，冷卻結晶，據(jù)此解答即可．

解答 解：（1）鐵具有還原性，鐵離子、銅離子具有氧化性，均可以與金屬鐵反應被還原，反應的離子反應方程式分別為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（2）苯沸點比較低，溫度過高苯容易揮發(fā)，溫度過低溶解速率小，
故答案為：溫度高苯容易揮發(fā)；
（3）NOx做還原劑，依據(jù)質量守恒和電子守恒寫出方程式：4NOx+（5-2x）O₂+2H₂O=4HNO₃，HNO₃可以循環(huán)使用，向濾液M中通入Cl₂將FeCl₂氧化為FeCl₃，可以循環(huán)使用，故選b；
故答案為：HNO₃；b；
（4）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO使水解平衡正向進行，調節(jié)溶液的PH使鐵元素完全轉化為氫氧化鐵沉淀，
故答案為：調節(jié)溶液的pH，使Fe³⁺完全轉化為Fe（OH）₃沉淀；
（5）銅離子屬于弱堿陽離子，容易水解呈酸性，加入酸可以抑制其水解，得到晶體的方法是蒸發(fā)濃縮溶液，冷卻結晶，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結晶．

點評 本題考查了物質分離提純的方法和流程判斷，主要是物質性質的理解應用和實驗基本操作，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．