Question

【題目】氯化亞銅（CuCl）廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，在潮濕空氣中易水解氧筑化，且在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl-=[CuCl2]-。工業(yè)上用低品銅礦（主要含CuS、Cu2S、FeO等）制備CuCl的一種工藝流程如下：

回答下面問題：

（1）反應(yīng)I中被氧化的元素有_________。（填元素符號(hào)）

（2）濾渣II的成分主要為MnCO3，寫出除Mn2+的離于方程式_________。

（3）寫出反應(yīng)II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_________。

（4）在進(jìn)行反應(yīng)II時(shí)，通入的SO2一般都要適當(dāng)過量，目的是_________。

（5）濾餅進(jìn)行醇洗的目的是_________。

（6）在進(jìn)行反應(yīng)II時(shí)，當(dāng)氯化鈉用量增加到一定程度后氯化亞銅的沉淀率減小，原因是_________。

（7）Cu2+的沉淀率是指轉(zhuǎn)化為CuCl的n(Cu2+)占總的n(Cu2+)的百分比。在一定條件下Cu2+沉淀率與沉淀前的Cl-、Cu2+的物質(zhì)的量之比[n(Cl-): n(Cu2+)]的關(guān)系如下圖所示。CuCl+Cl- [CuCl2]-的平衡常數(shù)K=6.5×10-2，則該條件下Cu2+的最大沉淀率為_________。（保留兩位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】 S、Cu、Fe Mn2+ + HCO3- + NH3·H2O ===MnCO3↓+ NH4+ + H2O SO2 + 2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O == 2CuCl↓+SO42- + 4H+ 將CuCl2完全轉(zhuǎn)化為CuCl并防止CuCl的氧化 醇洗有利于加快除去CuCl表面水分，并防止其水解和氧化 增大氯離子濃度，CuCl+Cl-[CuCl2]–平衡向右移動(dòng)，使生成的氯化亞銅又部分轉(zhuǎn)化為[CuCl2]– 99.39%

【解析】低品銅礦(主要含CuS、Cu2S、FeO等)溶解于稀硫酸和MnO2的混合物得到Fe2(SO4)3、CuSO4及MnSO4的混合液，滴加適量氨水沉淀溶液中的Fe3+，過濾得濾渣I為Fe(OH)3，濾 液中滴加氨水和NH4HCO3溶液，沉淀溶液中的Mn2+，過濾得濾渣Ⅱ為MnCO3，濾液經(jīng)蒸氨過濾得到CuO，將CuO溶解于稀鹽酸得CuCl2溶液，再加入NaCl溶液并通SO2氣體，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ得CuCl沉淀，過濾、水洗、醇洗最后烘干得CuCl；

(1)反應(yīng)I中是CuS、Cu2S、FeO等在酸性條件下被MnO2氧化，其中S、Cu及Fe元素分別被氧化為SO42-、Cu2+及Fe3+；

(2)向含有Mn2+的溶液中滴加氨水和NH4HCO3，生成MnCO3，發(fā)生反應(yīng)的離于方程式為Mn2+ + HCO3- + NH3·H2O ===MnCO3↓+ NH4+ + H2O；

(3)反應(yīng)II是SO2將Cu2+還原生成CuCl，氧化產(chǎn)物為SO42-，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO2 + 2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O == 2CuCl↓+SO42- + 4H+ ；

(4)CuCl易被氧化，而SO2的水溶液有較強(qiáng)還原性，則在進(jìn)行反應(yīng)II時(shí)，通入的SO2適當(dāng)過量，可將CuCl2完全轉(zhuǎn)化為CuCl并防止CuCl的氧化；

(5)乙醇易揮發(fā)且CuCl不溶于醇，則用醇洗有利于加快除去CuCl表面水分，并防止其水解和氧化；

(6)CuCl在氯離子濃度較大的體系中存在CuCl+Cl-=[CuCl2]-，增大氯離子濃度，CuCl+Cl-[CuCl2]–平衡向右移動(dòng)，使生成的氯化亞銅又部分轉(zhuǎn)化為[CuCl2]–；

(7)設(shè)Cu2+的最大沉淀率為x，則沉淀前的Cl-、Cu2+的物質(zhì)的量之比[n(Cl-): n(Cu2+)]=1.1:1，設(shè)沉淀前Cu2+為1mol，Cl-為1.1mol，生成的CuCl為xmol，剩余Cl-為(1.1-x)mol；當(dāng)Cu2+為最大沉淀率時(shí)，溶液中Cl-接近為0.1mol，則生成的[CuCl2]-為(1.1-x-0.1)mol=(1-x)mol，平衡時(shí)Cl-為[0.1-（1-x）]mol=（x-0.9）mol，根據(jù)平衡CuCl+Cl- [CuCl2]-可知平衡常數(shù)K===6.5×10-2，解得x=99.39%。