实验室从废电路板粉碎金属料(主要含金属Cu,还含少量Zn、Fe、Pb等金属)中回收铜,其实验流程如图1:

已知:一定pH范围内,Cu2+、Zn2+等能与氨形成配离子。
(1)“氨浸”在题图2所示的装置中进行。
①鼓入空气,金属Cu可被氧化生成[Cu(NH3)4]2+,其离子方程式为 2Cu+8NH3•H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O2Cu+8NH3•H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。
②空气流量过大,会降低Cu元素的浸出率,其原因是 空气流量过大,氨的挥发量增多,铜的浸出率减小空气流量过大,氨的挥发量增多,铜的浸出率减小。
③“氨浸”时向氨水中加入一定量(NH4)2SO4固体,有利于Cu2+转化为[Cu(NH3)4]2+,其原因是 增加NH+4的浓度,会抑制NH3•H2O的电离平衡,增大溶液中NH3•H2O浓度增加NH+4的浓度,会抑制NH3•H2O的电离平衡,增大溶液中NH3•H2O浓度。
(2)洗涤滤渣所得的滤液与“过滤”所得滤液合并的目的是 提高铜元素的利用率提高铜元素的利用率。
(3)滤液中主要阳离子为[Cu(NH3)4]2+、NH+4,还含有一定量的[Zn(NH3)4]2+.其中铜氨配离子的离解反应可表示为:[Cu(NH3)4]2+(aq)⇌Cu2+(aq)+4NH3(aq),该反应的平衡常数表达式为 K=c(Cu2+)•c4(NH3)c([Cu(NH3)4]2+)K=c(Cu2+)•c4(NH3)c([Cu(NH3)4]2+)。某有机溶剂HR可高效萃取离解出的Cu2+(实现Cu2+与Zn2+的有效分离),其原理为(org表示有机相):Cu2+(aq)+2HR(org)⇌CuR2(org)+2H+(org);再向有机相中加入稀硫酸,反萃取得到CuSO4溶液。
结合题图3和题图4,补充完整以滤液为原料,制取较纯净CuSO4•5H2O晶体的实验方案:将滤液和有机溶剂HR按体积比1:1混合,充分振荡,静置分层。分液,取有机相,加入适量2mol•L-1硫酸,充分振荡,静置分层,分液,取水相将滤液和有机溶剂HR按体积比1:1混合,充分振荡,静置分层。分液,取有机相,加入适量2mol•L-1硫酸,充分振荡,静置分层,分液,取水相,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤干燥。(实验中可选用的试剂:有机溶剂HR、2mol•L-1硫酸、3mol•L-1硫酸)。
NH
+
4
NH
+
4
NH
+
4
K
=
c
(
C
u
2
+
)
•
c
4
(
N
H
3
)
c
(
[
C
u
(
N
H
3
)
4
]
2
+
)
K
=
c
(
C
u
2
+
)
•
c
4
(
N
H
3
)
c
(
[
C
u
(
N
H
3
)
4
]
2
+
)
【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用.
【答案】2Cu+8NH3•H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O;空气流量过大,氨的挥发量增多,铜的浸出率减小;增加的浓度,会抑制NH3•H2O的电离平衡,增大溶液中NH3•H2O浓度;提高铜元素的利用率;;将滤液和有机溶剂HR按体积比1:1混合,充分振荡,静置分层。分液,取有机相,加入适量2mol•L-1硫酸,充分振荡,静置分层,分液,取水相
NH
+
4
K
=
c
(
C
u
2
+
)
•
c
4
(
N
H
3
)
c
(
[
C
u
(
N
H
3
)
4
]
2
+
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:53引用:3难度:0.5
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