Question

【題目】金屬及其化合物在生產中用途廣泛。

I.利用生產硼砂的廢渣一硼鎂泥(主要成分為MgCO3、SiO2，還含有少量Fe2O3、MnO、CaO等)為主要原料制取輕質碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2·2H2O]的工業流程如下：

(1)寫出“酸溶”一步中，MgCO3和硫酸反應的離子方程式________________________。

(2)濾渣2的主要成分有MnO2和______________，寫出生成MnO2的離子方程式___________________。

(3)“合成”時需通蒸汽至80℃，邊加熱邊攪拌，溫度不能超80℃的原因是______________。

II.從含銅豐富的自然資源黃銅礦(CuFeS2)冶煉銅的工藝流程如下：

已知：①CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓ ②+1價的Cu在酸性條件下易歧化

(4)浸取時，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，該反應化學方程式為_________________。

(5)若過濾1所得濾液中只含FeCl2，則將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后，所得固體的化學式為____________________。

(6)調節溶液的pH后，除生成Cu外，還能產生一種金屬離子，此金屬離子是______________。（填離子符號）

(7)過濾3所得濾液中的CuCl2可循環使用，為保持流程持續循環，每生成1molCu，理論上需補充CuCl2的物質的量為_______。

Answer 1

【答案】 MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑ Fe(OH)3 Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl- (NH4)2CO3受熱分解[或(NH4)2CO32 NH3↑+H2O+CO2↑] CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+ 4FeCl2+2S ↓ Fe2O5 Cu2+ 0.5mol

【解析】I．由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分為MgCO3、SiO2，還有少量Fe2O3、MnO、CaO等，向廢渣中加硫酸時SiO2不溶解，過濾得到濾渣1為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Mn2+氧化為MnO2，調節PH生成MnO2、Fe(OH)3沉淀，過濾得濾渣2為MnO2、Fe(OH)3，再經過系列除雜后所得溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂；

(1)MgCO3和硫酸反應生成硫酸鎂和二氧化碳，反應方程式為MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O；
(2)根據上面的分析可知濾渣2的主要成分為MnO2、Fe(OH)3，次氯酸鈉能氧化錳離子生成MnO2，反應的離子方程式為Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-；
(3)“合成”時在溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂、硫酸銨和水，溫度過低反應速率慢，溫度過高輕質碳酸鎂、碳酸銨會分解；

Ⅱ．CuFeS2加入CuCl2浸取發生CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓，過濾后得到濾液含有FeCl2，固體含有CuCl、S，加入鹽酸除硫，過濾得到濾液含有[CuCl2]-，調節溶液pH發生歧化反應生成Cu和Cu2+，過濾可得到Cu，得到濾液含有Cu2+；

(1)CuFeS2和3FeCl3之間發生的是氧化還原反應，化學方程式為：CuFeS2+3FeCl3=CuCl+4FeCl2+2S；
(2)過濾1所得濾液中只含FeCl2，將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后，加熱過程中發生水解反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵灼燒分解生成氧化鐵，所得固體為Fe2O3；
(3)過濾得到濾液含有[CuCl2]-，調節溶液pH發生歧化反應生成Cu和Cu2+；
(4)濾3所得濾液中含有HCl和CuCl2，可以循環使用，涉及反應有CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S、2CuCl=Cu+CuCl2，綜合兩個化學方程式可得CuFeS2+CuCl2=2Cu+FeCl2+2S，由方程式可得每生成1molCu，理論上需補充CuCl2的物質的量為0.5mol。