Question

【題目】為了充分利用銅資源，某工廠利用廢舊黃銅灰(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__________。稀硫酸溶解黃銅灰過程中，Cu是否參與了反應，如果參與請寫出該反應的離子反應方程式，如果沒反應請寫出理由：_____________________。

(2)濾渣1及濾渣2與濃硫酸反應的步驟中存在缺陷，可將實驗改進為先讓濾渣與_______反應，產物再溶于稀硫酸，這樣改進的優點是_____________________________________。

(3)寫出濾液3與H2O2反應的離子反應方程式____________________________________，濾液3反應中需要調節PH的目的是______________________________________________。

（4）25 ℃時，沉淀Cu2＋、Zn2＋兩種金屬離子(M2＋)，所需S2－最低濃度的對數值lg c(S2－)與lg c(M2＋)關系如下圖所示。

則Ksp(CuS)=_____________________。

Answer 1

【答案】 Cu和SiO2 Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+ O2 濾渣1及濾渣2用濃硫酸浸取可能產生的有毒氣體是SO2污染環境，同時減少了硫酸的用量（其它合理答案均可得分） 2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O 調節pH，使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去 1×10-35

【解析】（1）黃銅灰中不與稀硫酸反應的物質是Cu和二氧化硅，所以加入稀硫酸過濾后的濾渣1的主要成分是單質銅和二氧化硅。黃銅灰中有氧化鐵，與稀硫酸反應得到Fe3+，單質銅可以與其反應，方程式為：Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+。注意：因為氧化鐵為少量，所以最后一定剩余單質銅，濾渣1中應該有單質銅。

（2）濾渣2主要含單質銅和鐵，濾渣1主要含單質銅和二氧化硅，加入濃硫酸反應，將單質鐵和銅轉化為鹽溶液，濾渣3為二氧化硅。此步反應中的最大問題是，生成二氧化硫這樣的污染性氣體，所以應該先加入氧氣氧化，將金屬單質氧化為金屬氧化物，再與稀硫酸反應。同時這樣的操作可以減少硫酸的用量（因為用濃硫酸時，一部分硫酸轉化為二氧化硫，而使用稀硫酸時，所有的硫酸都轉化為硫酸鹽）。

（3）在濾液3中加入硫酸和過氧化氫的目的是為了將Fe2+氧化為Fe3+，所以方程式為：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O。濾液3氧化以后，溶液中主要是Cu2+和Fe3+，調節pH的目的是將Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀，以將兩種金屬陽離子分離。

（4）從圖中得到：橫坐標為-10的時候縱坐標的數值為-25，即c(S2-)=1×10-10mol/L的時候，c(Cu2+)=1×10-25mol/L，所以CuS的Ksp=1×10-35。