- 金属资源的开采及其污染治理
- 共94题
工业上可用印刷电路板的腐蚀废液生成CuCl2•2H2O，从而对废液进行利用，其工艺流程如图1：
已知：pH≥9.6时，Fe2+以Fe（OH）2的形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2+以Cu（OH）2的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe3+以Fe（OH）3的形式完全沉淀．
（1）用32%～35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是（用离子方程式表示）：______．
（2）试剂A最好应选用下列中的______（填字母）．理由是______．
a．浓硫酸 b．Cl2 c．NaClO d．NaOH溶液
（3）操作1的名称是______，用到的玻璃仪器有______．
（4）分析有关物质的溶解度曲线（如图2所示），为了获得CuCl2•2H2O晶体，对滤液B进行的操作2是______、______，过滤得到产品．（5）测定CuCl2•2H2O产品的质量分数可按下列方法进行：取2.000g产品，用水溶解，加入60.00mL 0.4000mol/L的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定，耗去标准溶液25.00mL时，刚好达到滴定终点．
已知：2Cu2++4I-=2CuI+I2
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
则此产品中CuCl2•2H2O的质量分数为______．
正确答案
解：（1）铜具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间发生的氧化还原反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；
（2）为了将废液中的亚铁离子除去，加入一种试剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH值，可以将铁离子沉淀出来，但是铜离子不沉淀即可，故选NaClO，它具有碱性和氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀，
故答案为：c；NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；
（3）据物质的分离方法，溶液与不溶的分离，采用过滤；据过滤确定所需要的玻璃仪器仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒；
答案为：过滤；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（4））有图2可知硫酸钠的溶解度较小而且温度较高时随温度的变化不大，加热浓缩时会有大量的硫酸钠析出，冷却结晶时尽量保证硫酸钠不析出，而40摄氏度时硫酸钠溶解度最大，为了能析出更多的CuCl2•2H2O晶体，
依据2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，2Cu2++4I-=2CuI↓+I2；
得到 Na2S2O3 ～Cu2+
1 1
0.4000mol/L×0.0250L 0.01mol
则CuCl2•2H2O的物质的量为：0.01mol，
试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；85.50%；
解析
解：（1）铜具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间发生的氧化还原反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；
（2）为了将废液中的亚铁离子除去，加入一种试剂将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH值，可以将铁离子沉淀出来，但是铜离子不沉淀即可，故选NaClO，它具有碱性和氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀，
故答案为：c；NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+，且反应能消耗H+，增大溶液的pH使Fe3+沉淀；
（3）据物质的分离方法，溶液与不溶的分离，采用过滤；据过滤确定所需要的玻璃仪器仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒；
答案为：过滤；漏斗、烧杯、玻璃棒；
（4））有图2可知硫酸钠的溶解度较小而且温度较高时随温度的变化不大，加热浓缩时会有大量的硫酸钠析出，冷却结晶时尽量保证硫酸钠不析出，而40摄氏度时硫酸钠溶解度最大，为了能析出更多的CuCl2•2H2O晶体，
依据2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，2Cu2++4I-=2CuI↓+I2；
得到 Na2S2O3 ～Cu2+
1 1
0.4000mol/L×0.0250L 0.01mol
则CuCl2•2H2O的物质的量为：0.01mol，
试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；85.50%；
锌锰废电池经处理后，生产并回收硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如图：
试回答下列问题
（1）锰在元素周期表中第______周期，第______族．
（2）步骤1和步骤2是将MnO2等转化为MnO并溶于硫酸，其中步骤2中的氢气，是另一个流程产生的副产品，请写出产生氢气的反应方程式______．
（3）步骤3和步骤4都是除杂质
①X是一种“绿色”氧化剂，则X是______（填化学式）．
②步骤3是除去杂质Fe2+．请用文字和必要的方程式简述除去Fe2+的方法 （已知三种离子沉淀的pH范围为Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6．）______．
③步骤4中主要反应方程式为：MeSO4+BaS=MeS↓+BaSO4↓（Me主要为Pb、Cd、Hg等），则其除去杂质的原理是______．
（4）已知进行步骤5的操作时，溶液3（主要成分为MnSO4）会产生大量无色无味的气泡，则步骤5反应的化学方程式为______．
正确答案
解：（1）Mn的原子序数为25，位于周期表中第三周期、第ⅦB，故答案为：四；ⅦB；
（2）锌锰废电池中含有锌，锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，反应的离子方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，
故答案为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（3）①常见的无污染的氧化剂为双氧水，故答案为：H2O2；
②步骤3是除去杂质Fe2+的方法为：酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，
故答案为：在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+；
③根据反应MeSO4+BaS=MeS↓+BaSO4↓可知，硫化钡、MeS、BaSO4都是难溶物，且MeS、BaSO4比硫化钡更难溶，所以反应原理为：以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去，
故答案为：以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去；
（4）已知进行步骤5的操作时，溶液3（主要成分为MnSO4）会产生大量无色无味的气泡，反应为为MnSO4、NH4HCO3，产生的气体为二氧化碳，生成产物中还有硫酸铵、碳酸锰生成，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2 SO4+MnCO3+H2O+CO2↑，
故答案为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2 SO4+MnCO3+H2O+CO2↑．
解析
解：（1）Mn的原子序数为25，位于周期表中第三周期、第ⅦB，故答案为：四；ⅦB；
（2）锌锰废电池中含有锌，锌与稀硫酸反应生成氢气和硫酸锌，反应的离子方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，
故答案为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（3）①常见的无污染的氧化剂为双氧水，故答案为：H2O2；
②步骤3是除去杂质Fe2+的方法为：酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，
故答案为：在酸性条件下加入双氧水，将Fe2+氧化成Fe3+，2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，调节pH至3.7-8.6，使Fe3+沉淀完全，Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+；
③根据反应MeSO4+BaS=MeS↓+BaSO4↓可知，硫化钡、MeS、BaSO4都是难溶物，且MeS、BaSO4比硫化钡更难溶，所以反应原理为：以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去，
故答案为：以BaS为沉淀剂，使Pb2+、Cd2+、Hg+等金属离子，生成更难溶的硫化物而除去；
（4）已知进行步骤5的操作时，溶液3（主要成分为MnSO4）会产生大量无色无味的气泡，反应为为MnSO4、NH4HCO3，产生的气体为二氧化碳，生成产物中还有硫酸铵、碳酸锰生成，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2 SO4+MnCO3+H2O+CO2↑，
故答案为：MnSO4+2NH4HCO3=（NH4）2 SO4+MnCO3+H2O+CO2↑．
某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子．有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜．硝酸可以溶解铜．填写下面空白：
（1）图中标号处需加入的相应物质分别是
①______、②______、④______、⑤______．
（2）写出①处发生反应的离子方程式______；
正确答案
铁屑
稀硫酸
氢氧化钠
氢氧化钠
Fe+2H+═Fe2++H2↑，2Fe3++Fe═3Fe2+，
Cu2++Fe═Cu+Fe2+，2Au3++3Fe═2Au+3Fe2+
解析
解：由工艺流程图示知，E为铁元素的离子，而A为铜、金的单质，通过过滤将铁元素与活泼性比它弱的铜、金分离出来，因此①处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe+2H+═Fe2++H2↑，2Fe3++Fe═3Fe2+，Cu2++Fe═Cu+Fe2+，2Au3++3Fe═2Au+3Fe2+；②处加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含Fe2+的E溶液相混合；③处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开；④处将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧化铜；⑤处加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红（氧化铁）．
（1）由以上分析可知①铁屑；②稀硫酸；④氢氧化钠；⑤氢氧化钠，
故答案为：铁屑；稀硫酸；氢氧化钠；氢氧化钠；
（2）①处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe+2H+═Fe2++H2↑，2Fe3++Fe═3Fe2+，Cu2++Fe═Cu+Fe2+，
2Au3++3Fe═2Au+3Fe2+；
故答案为：Fe+2H+═Fe2++H2↑，2Fe3++Fe═3Fe2+，Cu2++Fe═Cu+Fe2+，2Au3++3Fe═2Au+3Fe2+；
某工厂排出的废水经检验pH＜7，并含有较多的Cu2+，它们对人体、牲畜和农作物都有害，从回收利用和环境保护的角度考虑，切合实际的合理方案是加入（ ）
正确答案
解析
解：A、NaCl和HCl不但不能回收可溶性铜盐而且会使废水酸性增强，故A错误；
B、加入Na2SO4和MgCl2既不能与废水中的酸反应，也不能和可溶性铜盐反应而达到回收铜的目的，故B错误；
C、加入铁粉可以与铜离子反应生成铜从而回收铜，加入的生石灰可以降低废水的酸性，故C正确；
D、加入石灰石能与酸反应从而降低废水的酸性，银排在铜的后面，不能与含铜离子的盐反应，故不能回收铜，故D错误；
故选C．
氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化．从酸性电镀废液（主要含Cu2+、Fe3+）中制备氯化亚铜的工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是______（写化学式）．
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为：______．
（3）析出CuCl晶体时的最佳pH在______左右．
（4）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装．真空干燥，密封包装的目的是______．
（5）从滤液A中可回收的主要物质是______（写化学式）．
（6）以碳棒为电极电解CuCl2溶液可得到CuCl．写出电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为______．
正确答案
解：（1）电镀废液主要含Cu2+、Fe3+，加入碱可生成Cu（OH）2、Fe（OH）3沉淀，
故答案为：Cu（OH）2、Fe（OH）3；
（2）在硫酸铜溶液中加入氯化钠、铁，发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+，
故答案为：2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+；
（3）由图2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH应为CuCl的产率最大，且氢氧化铁杂质较少，应约为3左右，
故答案为：3；
（4）由题给信息可知CuCl微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化，为防止氧化应隔绝空气，在干燥、真空环境中可加快乙醇和水的蒸发，
故答案为：加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化．
（5）由框图分析可知：滤液A中主要物质是Na2SO4和FeSO4，
故答案为：Na2SO4和FeSO4；
（6）电解CuCl2溶液时，阴极上发生的反应为Cu2+得到电子生成+1价铜，
故答案为：Cu2++Cl-+e-═CuCl↓
解析
解：（1）电镀废液主要含Cu2+、Fe3+，加入碱可生成Cu（OH）2、Fe（OH）3沉淀，
故答案为：Cu（OH）2、Fe（OH）3；
（2）在硫酸铜溶液中加入氯化钠、铁，发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+，
故答案为：2Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+；
（3）由图2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH应为CuCl的产率最大，且氢氧化铁杂质较少，应约为3左右，
故答案为：3；
（4）由题给信息可知CuCl微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化，为防止氧化应隔绝空气，在干燥、真空环境中可加快乙醇和水的蒸发，
故答案为：加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化．
（5）由框图分析可知：滤液A中主要物质是Na2SO4和FeSO4，
故答案为：Na2SO4和FeSO4；
（6）电解CuCl2溶液时，阴极上发生的反应为Cu2+得到电子生成+1价铜，
故答案为：Cu2++Cl-+e-═CuCl↓
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