Question

11．硝酸铜晶体[Cu（NO₃）₂•3H₂O]可用于制造高纯度氧化铜等，工业上可用废铜的烧渣浸取液（含硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁等）生产硝酸铜晶体，其生产过程如下：

（1）置换过滤后滤液的主要成分是ZnSO₄、FeSO₄；焙烧的目的是减少硝酸的用量或氮氧化物的污染．
（2）焙烧产物之一FeO在酸溶过程中产生NO，离子方程式是3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O．
（3）调pH过滤过程中，为保证充分氧化，先加物质Y为C；再加物质Z为B．
A．精制铁粉    B．精制氧化铜    C．双氧水    D．氯水    E．碳酸钠
（4）硝酸铜晶体热分解可得高纯度氧化铜，热分解过程中有红棕色气体产生．硝酸铜晶体热分解反应的化学方程式是（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 废铜的烧渣浸取液含CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄等，向浸取液中加入铁屑，发生的离子反应有 Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，然后过滤得到的固体含有Fe、Cu，将固体焙烧，Fe、Cu被氧化生成FeO和CuO，向溶液中加入浓硝酸，亚铁离子被氧化生成Fe³⁺，同时生成NO，向溶液中加入Y、Z并调节溶液的pH，然后过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶得到Cu（NO₃）₂•3H₂O；
（1）向废液中加入铁屑时，只有铜离子和铁反应生成硫酸亚铁，硫酸锌不反应；将金属氧化为金属氧化物，能减少硝酸的用量并减少有害气体的产生；
（2）FeO和稀硝酸反应生成铁离子和NO；
（3）调pH过滤过程中，为保证充分氧化，需要反应时间较长，加入的物质有氧化性且不能引进新的杂质，最后加入物质反应剩余的酸，且不能引进杂质；
（4）硝酸铜晶体热分解可得高纯度氧化铜，热分解过程中有红棕色气体产生，说明有二氧化氮生成，此反应中N元素得电子，应该是O元素失电子生成氧气，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式．

解答 解：废铜的烧渣浸取液含CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄等，向浸取液中加入铁屑，发生的离子反应有 Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，然后过滤得到的固体含有Fe、Cu，将固体焙烧，Fe、Cu被氧化生成FeO和CuO，向溶液中加入浓硝酸，亚铁离子被氧化生成Fe³⁺，同时生成NO，向溶液中加入Y、Z并调节溶液的pH，然后过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶得到Cu（NO₃）₂•3H₂O；
（1）向废液中加入铁屑时，只有铜离子和铁反应生成硫酸亚铁，硫酸锌不反应，所以转换后滤液中溶质是ZnSO₄、FeSO₄；将金属氧化为金属氧化物，能减少硝酸的用量并减少有害气体的产生，所以焙烧的目的是减少硝酸的用量或氮氧化物的污染，
故答案为：ZnSO₄、FeSO₄；减少硝酸的用量或氮氧化物的污染；
（2）FeO和稀硝酸反应生成铁离子和NO，离子方程式为3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O，
故答案为：3FeO+10H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+5H₂O；
（3）调pH过滤过程中，为保证充分氧化，需要反应时间较长，加入的物质有氧化性且不能引进新的杂质，所以Y为双氧水，最后加入物质反应剩余的酸，且不能引进杂质，Z为CuO，
故答案为：C；B；
（4）硝酸铜晶体热分解可得高纯度氧化铜，热分解过程中有红棕色气体产生，说明有二氧化氮生成，此反应中N元素得电子，应该是O元素失电子生成氧气，结合元素守恒知还生成水，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为：（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O，
故答案为：（NO₃）₂•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑+6H₂O．

点评 本题以物质制备为载体考查物质的分离提纯，为高频考点，侧重考查元素化合物知识、氧化还原反应、基本操作等，综合性较强，明确元素化合物性质及基本反应原理、基本操作即可解答，熟悉流程图中发生的反应及分离方法，难点是（3）题加入的物质名称及先后顺序，题目难度不大．