Question

【題目】鈹銅是力學、化學綜合性能良好的合金,廣泛應用于制造高級彈性元件。以下是從某廢舊鈹銅元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收鈹和銅兩種金屬的流程。

已知：Ⅰ．鈹、鋁元素處于周期表中的對角線位置，化學性質相似

Ⅱ．常溫下：Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20

Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38

Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13

（1）原子序數為29的Cu的原子結構示意圖為______________________。

（2）濾渣B的主要成分為___________________(填化學式)。寫出反應Ⅰ中含鈹化合物與過量鹽酸反應的化學方程式___________________________________________。

（3）①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,為提純BeCl2,選擇合理步驟并排序。

a．加入過量的NaOH b．過濾 c．加入適量的HCl

d．加入過量的氨水 e．通入過量的CO2 f．洗滌

②從BeCl2溶液中得到BeCl2固體的操作是___________________________________。

（4）①MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為單質硫,寫出反應Ⅱ中CuS發生反應的離子方程式________________________________。

②若用濃HNO3溶解金屬硫化物,缺點是_______________________(任寫一條)。

（5）溶液D中含c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.008mol·L-1、c(Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水調節pH可依次分離,首先沉淀的是___________(填離子符號),為使銅離子開始沉淀,常溫下應調節溶液的pH大于________。

（6）取鈹銅元件1000g,最終獲得Be的質量為72g，則Be的產率是________。

Answer 1

【答案】 CuS、FeS Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O dbfc 蒸發結晶時向溶液中持續通入HCl氣體(或在HCl氣流中加熱蒸干) MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O 產生污染環境的氣體 Fe3+ 4

【解析】(1)根據電子排布規律可得Cu的原子結構示意圖為。

(2)根據舊鈹銅原件的成分BeO、CuS、FeS和SiO2的性質，結合已知Ⅰ鈹、鋁兩元素的化學性質相似，BeO屬于兩性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，二者都能溶于NaOH溶液中，生成Na2BeO2和Na2SiO3，而不溶物為CuS和FeS，所以濾渣B的主要成分為CuS和FeS；濾液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，所以反應Ⅰ中含鈹化合物即Na2BeO2，與過量鹽酸反應的化學方程式為Na2BeO2+4HCl =BeCl2+2NaCl+ 2H2O。

(3)①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，根據Be與Al的性質相似，可得BeCl2可與氨水反應生成Be(OH)2沉淀，經過慮，洗滌后再與適量的鹽酸反應即可提純BeCl2，所以提純BeCl2合理的步驟是dbfc；②為防止Be2+水解，要在HCl氣流中加熱蒸干。

(4) ①根據敘述即可寫出反應Ⅱ中CuS發生反應的離子方程式為MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++ Cu2++ 2H2O；②用濃HNO3溶解金屬硫化物時，濃硝酸被還原為氮的氧化物，污染環境（濃硝酸腐蝕性強，氧化性強，可能把S氧化為SO2，污染環境）。

(5)根據Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=2.l×10-13，可知Cu2＋轉化成沉淀時，c(OH－)= mol/L，同理計算出Fe3＋轉化成沉淀時，c(OH－)=mol/L，Mn2＋轉化成沉淀時，c(OH－)=mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，為使Cu2＋沉淀，此時c(OH－)=1×10－10 mol/L，則pH=4，當pH>4時，Cu2＋出現沉淀。

(6) 已知舊鈹銅原件中含BeO25%，所以BeO的質量為1000×25%=250g，理論上得到Be的物質的量為250g/25g/mol=10mol，即90g，但實際得到Be的質量為72g，所以Be的產率是72g/90g×100% =80%。