Question

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

已知：i．鈹、鋁元素化學(xué)性質(zhì)相似能形成BeO22-；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)用NaOH溶液溶解鈹銅元件步驟中提高溶解率的措施是_______。（至少寫出兩種）濾液A的主要成分除NaOH外，還有_____（填化學(xué)式）。

(2)寫出反應(yīng)I中含鈹化合物與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式_______，寫出反應(yīng)I中生成固體的化學(xué)方程式：________。

(3)濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl。為提純BeCl2，最合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)?/span>____（填字母）。

a.加入過(guò)量的氨水 b.通入過(guò)量的CO2 c.加入過(guò)量的NaOH

d.加入適量的HCl e.洗滌 f.過(guò)濾

(4)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：______。

(5)該小組從1kg該種舊鈹銅元件中回收得到433g Cu，則該流程Cu的產(chǎn)率為_______（保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】攪拌、升溫加熱、將元件研磨成粉末、增加堿液的濃度(寫出兩種即可) Na2BeO2、Na2SiO3 BeO22-+4H+=Be2++2H2O Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ afed 2H2SO4+CuS+MnO2=S+MnSO4+CuSO4+2H2O 91.5%

【解析】

廢舊鈹銅元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)，加入氫氧化鈉溶液反應(yīng)后過(guò)濾，根據(jù)題目信息可知BeO屬于兩性氧化物，CuS不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，FeS不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，二氧化硅屬于酸性氧化物，和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，因此濾液A成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，濾渣B為CuS、FeS，濾液中加入過(guò)量鹽酸過(guò)濾得到固體為硅酸，溶液中為BeCl2，向溶液C中先加入過(guò)量的氨水，生成Be(OH)2沉淀，然后過(guò)濾洗滌，再加入適量的HCl生成BeCl2，在HCl氣氛中對(duì)BeCl2溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到晶體，濾渣B中加入硫酸酸化的二氧化錳，MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為單質(zhì)硫，酸性介質(zhì)中二氧化錳被還原為錳鹽，過(guò)濾得到溶液D為硫酸銅、硫酸鐵、硫酸錳的混合溶液，逐滴加入稀氨水調(diào)節(jié)pH可依次分離，最后得到金屬銅。

(1)用NaOH溶液溶解鈹銅元件，BeO、SiO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而CuS、FeS不能反應(yīng)，步驟中提高溶解率的措施有將元件研磨成粉末、增加堿液的濃度、攪拌、升溫加熱等。所以濾液A的主要成分除NaOH外，還有BeO、SiO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的Na2BeO2、Na2SiO3。

(2)反應(yīng)I中得到的含鈹化合物Na2BeO2與過(guò)量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生BeCl2和水，反應(yīng)的離子方程式為BeO22-+4H+=Be2++2H2O，Na2SiO3則會(huì)與HCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生難溶性的硅酸和NaCl，所以反應(yīng)I中生成固體的化學(xué)方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓。

(3)①利用鈹、鋁元素處于周期表中的對(duì)角線位置，化學(xué)性質(zhì)相似，向溶液C中先加入過(guò)量的氨水，生成Be(OH)2沉淀，然后過(guò)濾洗滌，再向沉淀物中加入適量的HCl生成BeCl2，故合理的步驟為：afed；

(4)MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為單質(zhì)硫，酸性介質(zhì)中二氧化錳被還原為錳鹽，反應(yīng)Ⅱ中CuS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2SO4+CuS+MnO2=S+MnSO4+CuSO4+2H2O；

(5)混合物中CuS 含量是71%，則1kg該種舊鈹銅元件中含有CuS的質(zhì)量是1000×71%=710g，理論上得到Cu的質(zhì)量是=473.3g，實(shí)際得到Cu質(zhì)量是433g，所以該流程Cu的產(chǎn)率為 =91.5%。