Question

【題目】用含砷氧化銅礦[含CuO、Cu2(OH)2CO3、As2O3及重金屬鹽等]制取Cu2(OH)2SO4的工藝流程如下：

(1) 步驟Ⅰ“氨浸”時(shí)，控制溫度為50～55 ℃，pH約為9.5，含銅化合物轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4溶液。

① CuO被浸取的離子方程式為________。

②浸取溫度不宜超過(guò)55 ℃，其原因是________。

③ Cu2＋與NH3結(jié)合時(shí)，溶液中含銅微粒的物質(zhì)的量分布分?jǐn)?shù)(δ)與溶液中游離的c(NH3)的對(duì)數(shù)值的關(guān)系如圖所示。若用1 L浸取液(由等物質(zhì)的量NH3和NH4+組成)將amolCu2(OH)2CO3全部浸出為[Cu(NH3)4]2＋(CO32-轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>HCO3-，不考慮其他反應(yīng)，溶液體積變化忽略不計(jì))，原浸取液中起始時(shí)c(NH3)應(yīng)滿足的條件是________。

(2) “除AsO2-”時(shí)，FeSO4需過(guò)量，一方面使AsO2-沉淀完全，另一目的是________。

(3) “蒸氨”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

(4) 為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)循環(huán)利用，可采取的措施為________。

Answer 1

【答案】CuO+2NH3+2NH4+=[Cu(NH3)4]2＋+H2O 溫度過(guò)高，會(huì)加速NH3的揮發(fā) c(NH3)≥(5a＋1) mol·L－1 生成的Fe(OH)3[或Fe(OH)3—Fe(OH)2]絮狀沉淀吸附FeAsO4等含砷微粒 2[Cu(NH3)4]SO4Cu2(OH)2SO4↓＋6NH3↑+(NH4)2SO4 用步驟Ⅴ蒸出的NH3與步驟Ⅵ的濾液配制步驟Ⅰ所需的NH3—(NH4)2SO4浸取液

【解析】

根據(jù)流程：用NH3和(NH4)2SO4組成的溶液氨浸含砷氧化銅礦[含CuO、Cu2(OH)2CO3、As2O3及重金屬鹽等]，含銅化合物轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4溶液，同時(shí)混有重金屬鹽和AsO2-，加入硫化銨除去重金屬離子，再加入(NH4)2S2O8和FeSO4，沉淀AsO2-，過(guò)濾FeAsO4和Fe(OH)3沉淀，得到的溶液主要為(NH4)2SO4和[Cu(NH3)4]SO4溶液，蒸氨、過(guò)濾、洗滌得到產(chǎn)品Cu2(OH)2SO4，

(1)①CuO被NH3和(NH4)2SO4組成的溶液浸取得到[Cu(NH3)4]SO4，據(jù)此書寫；

②溫度高，會(huì)加速氨氣的揮發(fā)；

③由圖可知：全部浸出為[Cu(NH3)4]2+時(shí)lgc(NH3)=0，則此時(shí)氨氣濃度c(NH3)=1mol/L，再結(jié)合反應(yīng)：Cu2(OH)2CO3+5NH3+3NH4+═2[Cu(NH3)4]2++HCO3-+2H2O分析計(jì)算可得；

(2)根據(jù)流程中得到FeAsO4和Fe(OH)3沉淀分析；

(3)“蒸氨”時(shí)發(fā)生反應(yīng)為[Cu(NH3)4]SO4分解Cu2(OH)2SO4和氨氣，結(jié)合原子守恒可得；

(4)根據(jù)流程分析可得到NH3-(NH4)2SO4浸取液循環(huán)使用。

(1)CuO被NH3和(NH4)2SO4組成的溶液浸取得到[Cu(NH3)4]SO4，反應(yīng)的離子反應(yīng)為：CuO+2NH3+2NH4+=[Cu(NH3)4]2++H2O；

②浸取溫度不宜超過(guò)55℃，若是反應(yīng)溫度過(guò)高，會(huì)加速NH3的揮發(fā)；

③a molCu2(OH)2CO3全部浸出為[Cu(NH3)4]2+的反應(yīng)為：Cu2(OH)2CO3+5NH3+3NH4+=2[Cu(NH3)4]2++HCO3-+2H2O，因此若參與反應(yīng)的氨氣為5amol，濃度為5amol/L，由圖可知：全部浸出為[Cu(NH3)4]2+時(shí)，lgc(NH3)=0，則此時(shí)氨氣濃度c(NH3)=1mol/L，因此原浸取液中起始時(shí)c(NH3)≥(5a+1)mol/L；

(2)流程中，“除AsO2-”時(shí)得到FeAsO4和Fe(OH)3沉淀，FeSO4需過(guò)量，一方面使AsO2-沉淀完全，另一目的是生成的Fe(OH)3[或Fe(OH)3-Fe(OH)2]絮狀沉淀吸附FeAsO4等含砷微粒；

(3)根據(jù)流程，“蒸氨”時(shí)發(fā)生反應(yīng)為[Cu(NH3)4]SO4分解Cu2(OH)2SO4和氨氣，反應(yīng)方程式為：

2[Cu(NH3)4]SO4Cu2(OH)2SO4↓＋6NH3↑＋(NH4)2SO4；

(4)用步驟Ⅴ蒸出的NH3與步驟Ⅵ的濾液配制步驟Ⅰ所需的NH3-(NH4)2SO4浸取液可以在生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)循環(huán)利用。