Question

辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu₂S)及少量脉石(SiO₂)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示：

(1)写出“浸取”过程中Cu₂S溶解时发生反应的离子方程式：______________________________________________________________。

(2)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是______________________________________________________________。

(3)气体NO_x与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为_________________________________________________；

向滤液M中加入(或通入)________(填字母)，可得到另一种可循环利用的物质。

a．铁　　　　b．氯气　　　　c．高锰酸钾

(4)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是__________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO₃溶液调节溶液的pH，其理由____________________。

Answer

Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S温度高苯容易挥发，温度低溶解速率小4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3 b调节溶液的pH，使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+的水解

【解析】

辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用，保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液pH除去杂质离子，过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体；
（1）铁离子作氧化剂被还原为亚铁离子，Cu2S被氧化，生成铜离子和硫单质；
（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，从反应动力学看温度过低溶解速率小；
（3）NOx做还原剂，依据质量守恒和电子守恒写出方程式：4NOx+（5-2x）O2+2H2O=4HNO3，向滤液M中通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，可以循环使用；
（4）Fe 3 ＋ ＋3H 2 OFe(OH) 3 ＋3H ＋ ，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的pH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，加热过程中Cu2+会水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解，不引入新的杂质。

（1）Fe 3 ＋ 作氧化剂，Cu 2 S被氧化，离子方程式为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S，

答案：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；

（2）苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，从反应动力学来看，温度过低溶解速率小；

答案：温度过高苯容易挥发，温度过低溶解速率小；

(3)NO x 作还原剂，根据质量守恒和电子得失写出方程式：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3 ；向滤液M中通入Cl2 将FeCl 2 氧化成FeCl 3 ，可循环使用，选b，

答案：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3；b；

(4)Fe 3 ＋ ＋3H 2 OFe(OH) 3 ＋3H ＋ ，加入CuO，使水解平衡正向进行，调节溶液的pH，使铁元素（Fe 3+ ）完全转化为Fe(OH) 3 沉淀；加热过程中Cu 2 ＋ 会水解，加入硝酸抑制Cu 2+ 的水解（不引入其他杂质）；

答案：调节溶液的pH，使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀；抑制Cu2+的水解。