Question

【題目】鈹銅是廣泛應(yīng)用于制造高級彈性元件的良好合金。某科研小組從某廢舊鈹銅元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)中回收鈹和銅兩種金屬的工藝流程如下：

已知：I、鈹、鋁元素化學(xué)性質(zhì)相似；BeCl2熔融時能微弱電離；

Ⅱ、常溫下部分難溶物的溶度積常數(shù)如下表：

難溶物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Mn(OH)2
溶度積常數(shù)(Ksp)	2.2×10—20	4.0×10—38	2.1×10—13

(1)濾液A的主要成分除NaOH外，還有___________(填化學(xué)式)，寫出反應(yīng)I中含鈹化合物與過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式：__________。

(2)①濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，為提純BeCl2，最合理的實驗步驟順序為_______(填字母)

a.加入過量的氨水 b.通入過量的CO2 c.加入過量的NaOH d.加入適量的HCl e.洗滌 f.過濾

②從BeCl2溶液中獲得BeCl2的晶體易帶結(jié)晶水，但是將BeCl2晶體與SOCl2(易水解，產(chǎn)物之一能使品紅褪色)混合可得無水BeCl2，請從平衡移動角度解釋原因：__________。

(3)MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)，寫出反應(yīng)Ⅱ中CuS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。

(4)濾液D中c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.0080mol·L-1、c(Mn2+)=0.010mol·L-1，緩慢通氨氣調(diào)節(jié)pH可將其依次分離(體積變化忽略不計)。當(dāng)Cu2+恰好完全沉淀(c(Cu2+)=1.0×10-5 mol·L-1)時，溶液中c(Cu2+)/ c(Fe3+)約為______。(≈4.7，保留兩位有效數(shù)字)

(5)電解NaCl－BeCl2混合熔鹽可制備金屬鈹。

①電解過程中，加入氯化鈉的目的是________。

②電解得到的Be蒸氣中約含1%的Na蒸氣除去Be中少量Na的方法為________。已知部分物質(zhì)的熔沸點如下表：

物質(zhì)	熔點(K)	沸點(K)
Be	1551	3243
Na	370	1156

Answer 1

【答案】Na2BeO2、Na2SiO3 +4H+=Be2++2H2O afed SOCl2+H2O=SO2+HCl，SOCl2能吸收水，同時水解能產(chǎn)生HCl，抑制BeCl2的水解 MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 2.6×1010 增強(qiáng)熔融物的導(dǎo)電性 可以控制溫度1156—3243K之間冷卻

【解析】

由流程可知，鈹銅元件經(jīng)氫氧化鈉溶液溶解后，BeO轉(zhuǎn)化為鈹酸鈉溶液、二氧化硅轉(zhuǎn)化為硅酸鈉溶液，過濾后向濾液中加入過量的鹽酸，硅酸鈉轉(zhuǎn)化為硅酸沉淀，鈹酸鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈹溶液，再過濾，從濾液中分離出氯化鈹，最后轉(zhuǎn)化為鈹；第一次過濾后的濾渣B為CuS、FeS，加入二氧化錳、硫酸反應(yīng)，其中的銅元素和鐵元素轉(zhuǎn)化為硫酸銅溶液和硫酸鐵，過慮后的濾液D中加碳酸鈉調(diào)節(jié)pH可以依次分離出氫氧化鐵和氫氧化銅，氫氧化銅最后經(jīng)一系列操作得到銅，以此解答該題。

(1) 濾液A的主要成分除NaOH外，還有Na2BeO2、Na2SiO3，反應(yīng)I中含鈹化合物與過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式為BeO22-+4H+=Be2++2H2O；

(2)①濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，為提純BeCl2，可先加入過量的氨水生成Be(OH)2，過濾，洗滌后再加入鹽酸，可生成BeCl2，操作為afed；

②已知SOCl2易水解，產(chǎn)物之一能使品紅褪色，發(fā)生的反應(yīng)為SOCl2+H2O=SO2+HCl，則SOCl2能吸收水，同時水解能產(chǎn)生HCl，抑制BeCl2的水解；

(3)MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)，則CuS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為為MnO2+CuS+2H2SO4═MnSO4+S+CuSO4+2H2O；

(4)已知Ksp[Cu(OH)2]= 2.2×10-20，當(dāng)Cu2+恰好完全沉淀(c(Cu2+)=1.0×10-5mol·L-1)時，c(OH-)=mol/L；則根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]= 4.0×10-38，可知溶液中c(Fe3+)=mol/L，故溶液中==2.6×1010；

(5) ①熔融的NaCl能導(dǎo)電，則電解過程中，加入氯化鈉能增強(qiáng)熔融物的導(dǎo)電性；

②電解得到的Be蒸氣中約含1%的Na蒸氣，由表中熔沸點可知，除去Be中少量Na的方法為可以控制溫度1156K～3 243K之間冷卻。