Question

2．為了充分利用銅資源，某工廠擬用黃銅灰（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂等）制取金屬銅并得副產物鋅鹽，其生產流程如下：

（1）濾渣1的主要成分為Cu和SiO₂．稀硫酸溶解黃銅灰過程中，可能發(fā)生多個氧化還原反應，其中沒有Zn參加的反應的離子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺或Fe₂O₃+6H⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺+3H₂O．
（2）濾渣1及濾渣2用濃硫酸浸取可能產生的有毒氣體是SO₂，實驗室通常用NaOH溶液吸收．
（3）稀硫酸通過濃硫酸稀釋得到，稀釋濃硫酸的正確操作方法是將濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩加入蒸餾水中，同時不斷地用玻璃棒攪拌．  過濾操作所需玻璃儀器除玻璃棒外還有燒杯、漏斗．
（4）用惰性電極電解濾液4可制取金屬銅，若制得金屬銅12.8g，則同時陽極得到L氣體（標準狀況）．

Answer 1

分析 黃銅灰（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂等），加入過量稀硫酸溶解Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃溶解，Cu、SiO₂ 不能溶解，過濾得到濾渣Ⅰ為Cu、SiO₂ ，濾液為硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，其中發(fā)生氧化還原反應的有鋅和硫酸發(fā)生的反應，硫酸鐵和銅發(fā)生的氧化還原反應，濾液Ⅰ加入鋅粉還原銅離子和鐵離子，亞鐵離子，過濾得到濾液主要；硫酸鋅溶液，濃縮冷卻結晶得到硫酸鋅晶體，濾渣2為鐵和銅，濾渣1和濾渣2合并加入濃硫酸加熱過濾得到濾渣3為二氧化硅，濾液3為硫酸銅、硫酸鐵溶液，加入稀硫酸、過氧化氫氧化可能存在的亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀過濾得到硫酸銅溶液和濾渣4為氫氧化鐵沉淀，濾液4為硫酸銅溶液通過還原反應得到銅，
（1）上述分析可知濾渣1為二氧化硅和銅，稀硫酸溶解黃銅灰過程中，可能發(fā)生多個氧化還原反應，其中沒有Zn參加的反應可能是鐵離子和鋅發(fā)生氧化還原反應；
（2）濾渣1及濾渣2中的銅和濃硫酸發(fā)生反應，用濃硫酸浸取會生成二氧化硫氣體，二氧化硫是有毒氣體不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（3）濃硫酸溶于水會放熱，密度比水大，稀釋時需要把濃硫酸滴入水中且不斷攪拌，過濾操作是分離固體和液體的基本操作，依據(jù)過程和裝置所需要的儀器；
（4）依據(jù)電極反應和電子守恒計算得到陽極生成的氣體體積．

解答 解：黃銅灰（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂等），加入過量稀硫酸溶解Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃溶解，Cu、SiO₂ 不能溶解，過濾得到濾渣Ⅰ為Cu、SiO₂ ，濾液為硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鐵，其中發(fā)生氧化還原反應的有鋅和硫酸發(fā)生的反應，硫酸鐵和銅發(fā)生的氧化還原反應，濾液Ⅰ加入鋅粉還原銅離子和鐵離子，亞鐵離子，過濾得到濾液主要；硫酸鋅溶液，濃縮冷卻結晶得到硫酸鋅晶體，濾渣2為鐵和銅，濾渣1和濾渣2合并加入濃硫酸加熱過濾得到濾渣3為二氧化硅，濾液3為硫酸銅、硫酸鐵溶液，加入稀硫酸、過氧化氫氧化可能存在的亞鐵離子為鐵離子，調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀過濾得到硫酸銅溶液和濾渣4為氫氧化鐵沉淀，濾液4為硫酸銅溶液通過還原反應得到銅，
（1）上述分析可知濾渣1為Cu和SiO₂，稀硫酸溶解黃銅灰過程中，可能發(fā)生多個氧化還原反應，其中沒有Zn參加的反應可能是鐵離子和鋅發(fā)生氧化還原反應，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺或Fe₂O₃+6H⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺+3H₂O，
故答案為：Cu和SiO₂；2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺或Fe₂O₃+6H⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺+3H₂O；
（2）濾渣1及濾渣2中的銅和濃硫酸發(fā)生反應，用濃硫酸浸取，濃硫酸被還原為二氧化硫氣體，二氧化硫是有毒氣體不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收，
故答案為：SO₂；NaOH；
（3）濃硫酸溶于水會放熱，密度比水大，稀釋時需要把濃硫酸滴入水中且不斷攪拌，稀釋濃硫酸的步驟為：將濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩加入蒸餾水中，同時不斷地用玻璃棒攪拌，過濾操作是分離固體和液體的基本操作，依據(jù)過程和裝置所需要的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯、漏斗，
故答案為：將濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩加入蒸餾水中，同時不斷地用玻璃棒攪拌，玻璃棒、燒杯；
（4）用惰性電極電解濾液4可制取金屬銅，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，若制得金屬銅12.8g，物質的量=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，電子轉移0.4mol，陽極電極反應為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，得到氧氣物質的量為0.1mol，則陽極得到氣體標準狀況下的體積為2.24L，
故答案為：2.24．

點評 本題考查了物質的分離提純方法和過程分析判斷，主要是物質性質和除雜試劑的理解應用，注意分析流程變化和試劑量的多少，掌握實驗基本操作和物質性質是關鍵，題目難度中等．