實(shí)驗(yàn)室從廢電路板粉碎金屬料(主要含金屬Cu,還含少量Zn、Fe、Pb等金屬)中回收銅,其實(shí)驗(yàn)流程如圖1:
已知:一定pH范圍內(nèi),Cu2+、Zn2+等能與氨形成配離子。
(1)“氨浸”在題圖2所示的裝置中進(jìn)行。
①鼓入空氣,金屬Cu可被氧化生成[Cu(NH3)4]2+,其離子方程式為 2Cu+8NH3?H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O2Cu+8NH3?H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。
②空氣流量過(guò)大,會(huì)降低Cu元素的浸出率,其原因是 空氣流量過(guò)大,氨的揮發(fā)量增多,銅的浸出率減小空氣流量過(guò)大,氨的揮發(fā)量增多,銅的浸出率減小。
③“氨浸”時(shí)向氨水中加入一定量(NH4)2SO4固體,有利于Cu2+轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2+,其原因是 增加NH+4的濃度,會(huì)抑制NH3?H2O的電離平衡,增大溶液中NH3?H2O濃度增加NH+4的濃度,會(huì)抑制NH3?H2O的電離平衡,增大溶液中NH3?H2O濃度。
(2)洗滌濾渣所得的濾液與“過(guò)濾”所得濾液合并的目的是 提高銅元素的利用率提高銅元素的利用率。
(3)濾液中主要陽(yáng)離子為[Cu(NH3)4]2+、NH+4,還含有一定量的[Zn(NH3)4]2+.其中銅氨配離子的離解反應(yīng)可表示為:[Cu(NH3)4]2+(aq)?Cu2+(aq)+4NH3(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 K=c(Cu2+)?c4(NH3)c([Cu(NH3)4]2+)K=c(Cu2+)?c4(NH3)c([Cu(NH3)4]2+)。某有機(jī)溶劑HR可高效萃取離解出的Cu2+(實(shí)現(xiàn)Cu2+與Zn2+的有效分離),其原理為(org表示有機(jī)相):Cu2+(aq)+2HR(org)?CuR2(org)+2H+(org);再向有機(jī)相中加入稀硫酸,反萃取得到CuSO4溶液。
結(jié)合題圖3和題圖4,補(bǔ)充完整以濾液為原料,制取較純凈CuSO4?5H2O晶體的實(shí)驗(yàn)方案:將濾液和有機(jī)溶劑HR按體積比1:1混合,充分振蕩,靜置分層。分液,取有機(jī)相,加入適量2mol?L-1硫酸,充分振蕩,靜置分層,分液,取水相將濾液和有機(jī)溶劑HR按體積比1:1混合,充分振蕩,靜置分層。分液,取有機(jī)相,加入適量2mol?L-1硫酸,充分振蕩,靜置分層,分液,取水相,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾洗滌干燥。(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑:有機(jī)溶劑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
+
)
【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用.
【答案】2Cu+8NH3?H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O;空氣流量過(guò)大,氨的揮發(fā)量增多,銅的浸出率減小;增加的濃度,會(huì)抑制NH3?H2O的電離平衡,增大溶液中NH3?H2O濃度;提高銅元素的利用率;;將濾液和有機(jī)溶劑HR按體積比1:1混合,充分振蕩,靜置分層。分液,取有機(jī)相,加入適量2mol?L-1硫酸,充分振蕩,靜置分層,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】
【點(diǎn)評(píng)】
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(3)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
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(2)若在空氣中“酸浸”時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是:
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