Question

金属单质及其化合物在生产生活中应用非常广泛，废旧金属的回收利用是重要研究课题。某学习小组在实验室中模拟利用含铜废料(主要成分为Cu和CuO，还有少量的A1,Fe及其氧化物)生产胆矾，其实验方案如下：

（1）上述流程中，操作1所得“滤液”的主要成分为_____________；

（2）酸溶后所得溶液中的溶质主要有_____________；

（3）请写出酸溶过程单质铜发生反应的离子方程式___________；该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______________；

（4）试剂可以是________________；

（5）操作3是一系列操作．其操作为______________、冷却结晶、过滤、___________、小心干燥。

Answer

（1）NaAlO2；（2）Fe2(SO4)3、CuSO4和过量的H2SO4；（3）2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O；1：2；（4）CuO或CuCO3；（5）蒸发浓缩；洗涤

【解析】

试题分析：（1）含铜废料在用热烧碱碱浸后，Cu、CuO、Fe及其氧化物均不能和NaOH反应，只有铝能和烧碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，在操作I过滤之后，滤液的主要成分为NaAlO2 ；（2）经过操作I后所得的滤渣为Cu、CuO、Fe及其氧化物，水洗后，加入足量的稀硫酸并通入氧气，Fe与硫酸反应先生成FeSO4 ，后Fe2+能被氧气氧化为Fe3+，即最终生成了Fe2(SO4)3 ；CuO和硫酸反应生成CuSO4 ； Cu先被氧气氧化为CuO，后CuO和硫酸反应为CuSO4 ；酸溶后的溶液中的溶质有生成的Fe2(SO4)3 、CuSO4 和过量的H2SO4 ；（3）Cu不能被稀硫酸氧化，但通入氧气后，铜先被氧气氧化：2Cu+O2 =2CuO ①；然后CuO和硫酸反应：CuO+H2SO4 ═CuSO4 +H2O ②；将①+（2×②）可得总反应：2Cu+O2+2H2SO4 ═2CuSO4 +2H2O，H2SO4 是强酸，CuSO4 是可溶性盐，都可以拆，离子方程式为：2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O，在该反应中，O2 化合价降低，被还原，做氧化剂；Cu化合价升高，被氧化，做还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，（4）加入试剂X的目的是调节溶液的PH=5．2，使溶液中的Fe3+水解为Fe(OH)3 从而除去，所以应该加入CuO或CuCO3 ，既反应掉了H+还不引入新杂质。（5）经过操作II过滤后，所得的溶液是CuSO4 溶液，若想最终得到胆矾CuSO4••5H2O，必须经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并小心干燥才能得到

考点：化学工艺流程