Question

【題目】從銅氨廢液含[Cu(NH3)3·CO]+、[Cu(NH3)2]2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3、CH3COO-、CO32-等中回收銅的工藝流程如圖：

（1）步驟(Ⅰ)“吹脫”的目的是___(寫一條即可)；由步驟(Ⅱ)可確定NH3與H+的結(jié)合能力比與Cu2+的___(填“強(qiáng)”或“弱”)。

（2）步驟(Ⅲ)“沉銅”時，Na2S的用量比理論用量多，目的是___。

（3）步驟(Ⅳ)反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___。

（4）步驟(Ⅵ)發(fā)生反應(yīng)生成難溶Cu2(OH)3Cl的離子方程式為___，pH與銅的回收率關(guān)系如圖(a)所示，為盡可能提高銅的回收率，需控制的pH約為___。

（5）“吹脫”后的銅氨溶液中加入適量的添加劑可直接電解回收金屬銅，裝置如圖(b)所示，陰極主要發(fā)生的電極方程式為___；添加NaCl和H2SO4均可提高電導(dǎo)率和電流效率，從而提高銅的回收率，從環(huán)境角度考慮，較好的是___(填“NaCl”或“H2SO4”)。

（6）已知上述流程中只有步驟(Ⅲ)“沉銅”和步驟Ⅴ“制硫酸銅”中銅元素有損耗。步驟(Ⅲ)“沉銅”時銅元素的損耗率為4%；步驟Ⅴ“制硫酸銅”時銅元素?fù)p耗率為2%。若1L廢液最終制得CuSO45H2O375g，則1L廢液中含有銅元素的質(zhì)量為___g。（保留整數(shù)）

Answer 1

【答案】將Cu(Ⅰ)氧化為Cu(Ⅱ)、將CO氧化并以CO2吹出、吹出游離的NH3等 強(qiáng) 使Cu2＋盡可能沉淀完全，降低殘留率 3：2 2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋ 6(或5.56.5) [Cu(NH3)4]2＋＋2e＝Cu＋4NH3 H2SO4 102

【解析】

從銅氨廢液含[Cu(NH3)3·CO]+、[Cu(NH3)2]2+、[Cu(NH3)4]2+、NH3、CH3COO-、CO32-等中回收銅，廢液中通入熱空氣，并加熱，可生成二氧化碳、氨氣，得到含有[Cu(NH3)4]2+、CH3COO-、CO32-的溶液，加入20%的硫酸，調(diào)節(jié)pH＝2，得到硫酸銅、硫酸銨溶液，加入20%的硫化鈉溶液生成CuS沉淀，在沉淀中加入硝酸可生成NO、S和硝酸銅，加入硫酸生成硫酸銅，經(jīng)蒸發(fā)晶體得到無水硫酸銅晶體；[Cu(NH3)4]2+、CH3COO-、CO32-的溶液加入鹽酸，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，可得到堿式氯化銅，以此解答該題。

(1)步驟(Ⅰ)“吹脫”時通入空氣，氧氣可將Cu(Ⅰ)氧化為Cu(Ⅱ)、將CO氧化生成CO2吹出、吹出游離的NH3等，步驟(Ⅱ)加入硫酸生成硫酸銨，可確定NH3與H＋的結(jié)合能力比與Cu2＋的強(qiáng)，故答案為：將Cu(Ⅰ)氧化為Cu(Ⅱ)、將CO氧化并以CO2吹出、吹出游離的NH3等；強(qiáng)；

(2)步驟(Ⅲ)“沉銅”時，Na2S的用量比理論用量多，可使Cu2＋盡可能生成CuS沉淀，可降低殘留率，故答案為：使Cu2＋盡可能沉淀完全，降低殘留率；

(3)CuS與硝酸反應(yīng)生成NO、S，反應(yīng)中S元素化合價由2價升高到0價，N元素化合價由＋5價降低為＋2價，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2，故答案為：3：2；

(4)步驟(Ⅵ)發(fā)生反應(yīng)生成難溶Cu2(OH)3Cl的離子方程式為2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋，由圖可知為盡可能提高銅的回收率，需控制的pH約為6(或5.56.5)，故答案為：2[Cu(NH3)4]2＋＋Cl＋5H＋＋3H2O＝Cu2(OH)3Cl↓＋8NH4＋；6(或5.56.5)；

(5)陰極主要發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為[Cu(NH3)4]2＋＋2e＝Cu＋4NH3，如加入鹽酸，則陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，污染空氣，從環(huán)保的角度可知，應(yīng)加入硫酸，故答案為：[Cu(NH3)4]2＋＋2e＝Cu＋4NH3；H2SO4；

(6)375gCuSO45H2O中Cu的質(zhì)量＝375g×÷(12%)÷(14%)＝102g，故答案為：102。