Question

【題目】鈹銅是廣泛應用于制造高級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藝流程如圖：

已知：Ⅰ.鈹、鋁元素的化學性質(zhì)相似，單質(zhì)鈹與氫氧化鈉溶液反應生成可溶于水的Na2BeO2

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___(填化學式)，寫出反應I中含鈹化合物與過量鹽酸反應的離子方程式：___。

（2）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

（3）①MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)。寫出反應Ⅱ中CuS發(fā)生反應的化學方程式：___。

②若用濃HNO3溶解金屬硫化物，缺點是___(任寫一條)。

（4）濾液D中c(Cu2+)=2.2mol·L-1、c(Fe3+)=0.008mol·L-1、c(Mn2+)=0.01mol·L-1，逐滴加入稀氨水調(diào)節(jié)pH可將其依次分離，首先沉淀的是___(填離子符號)，為使銅離子開始沉淀，常溫下應調(diào)節(jié)溶液的pH大于___。

（5）電解NaCl-BeCl2混合熔鹽可制備金屬鈹，如圖是電解裝置圖。

①石墨電極上的電極反應式為___。

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 BeO22-+4H+=Be2++2H2O afed MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體 Fe3+ 4 Be2++2e-=Be 控制溫度1156～3243K之間冷卻

【解析】

由題干工藝流程圖分析可知，廢舊鈹銅元件(含BeO：25%、CuS：71%、少量FeS和SiO2)加入氫氧化鈉溶液過濾得到濾液A為NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，濾液A中加入過量鹽酸過濾得到固體為硅酸，濾液C主要為含NaCl、BeCl2和少量HCl，加入過量的氨水過濾，洗滌加入適量的HCl 得到氯化鈹溶液，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到固體，一定條件下反應得到鈹，濾渣B中加入二氧化錳的稀硫酸發(fā)生反應MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)，過濾得到固體和濾液D，溶液D中含c(Cu2+)、c(Fe3+)、c(Mn2+)，逐滴加入稀氨水調(diào)節(jié)pH可依次分離，最后經(jīng)過一系列操作得到銅。

(1)根據(jù)上述分析可知，濾液A的主要成分除NaOH外，還有Na2BeO2、Na2SiO3，反應I中含鈹化合物與過量鹽酸反應的離子方程式為BeO22-+4H+=Be2++2H2O，故答案為：Na2BeO2、Na2SiO3；BeO22-+4H+=Be2++2H2O；

(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afed：加入過量的氨水中和鹽酸、沉淀Be2+，然后過濾、洗滌沉淀，最后加入適量的HCl將沉淀溶解即可，故答案為：afed；

(3)①MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為硫單質(zhì)，因此，反應Ⅱ中CuS發(fā)生反應的化學方程式為CuS+MnO2+2H2SO4=CuSO4+MnSO4+S+2H2O，故答案為：CuS+MnO2+2H2SO4=CuSO4+MnSO4+S+2H2O；

②由于HNO3的氧化性很強，在反應中會產(chǎn)生氮的氧化物，對空氣造成污染，所以我們不選用濃硝酸，故答案為：會產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體；

(4)濾液D中c(Cu2+)=2.2mol·L－1、c(Fe3+)=0.008mol·L－1、c(Mn2+)=0.01mol·L－1，逐滴加入稀氨水調(diào)節(jié)pH可將其依次分離。Cu2+開始沉淀時，c(OH-)=mol/L=10-10mol/L，pH=4；Fe3+開始沉淀時，c(OH-)=mol/L=mol/L；Mn2+開始沉淀時，c(OH-)=mol/L≈1.45×10-5mol/L，因此，首先沉淀的是Fe3+。為使銅離子開始沉淀，常溫下應調(diào)節(jié)溶液的pH大于4，故答案為：Fe3+；4；

(5)①石墨電極生成金屬Be，電極反應方程式為：Be2++2e-=Be，故答案為Be2++2e-=Be；

②圖表信息可知Na和Be的熔沸點差距很大，分離Na蒸氣和Be蒸氣可以控制溫度1156~3243K之間冷卻，故答案為可以控制溫度1156~3243K之間冷卻。