氯化亞銅(CuCl)微溶于水,易被氧化,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥等行業(yè)。以廢銅渣(銅單質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%,CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%,其他雜質(zhì)不含銅元素)為原料,可制備CuCl并獲得副產(chǎn)品(NH
4)
2SO
4,流程如圖:
(1)“浸出”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)有:
反應(yīng)Ⅰ.CuO+H
2SO
4=CuSO
4+H
2O
反應(yīng)Ⅱ.4Cu+NH
4NO
3+5H
2SO
4=4CuSO
4+(NH
4)
2SO
4+3H
2O
①浸出溫度為20℃時(shí),銅元素浸出率隨時(shí)間的變化如圖所示。銅元素浸出率=
×100%。
結(jié)合圖像,從反應(yīng)速率的角度分析,可得出的結(jié)論是
t1前,反應(yīng)速率較快,銅元素浸出率提高較快;t1后,反應(yīng)速率減慢,隨反應(yīng)時(shí)間增加,銅元素浸出率增幅減慢
t1前,反應(yīng)速率較快,銅元素浸出率提高較快;t1后,反應(yīng)速率減慢,隨反應(yīng)時(shí)間增加,銅元素浸出率增幅減慢
。
②實(shí)際浸出溫度選擇65℃,可提高單位時(shí)間內(nèi)銅元素浸出率。若溫度過(guò)高,會(huì)產(chǎn)生紅棕色氣體,該氣體的化學(xué)式為
NO2
NO2
。
(2)充分浸出后,“還原”時(shí)加入的(NH
4)
2SO
3溶液需略過(guò)量,“還原”后的濾液經(jīng)多次循環(huán)可提取一定量的(NH
4)
2SO
4(忽略轉(zhuǎn)化流程中雜質(zhì)參與的反應(yīng))。
①“還原”時(shí)(NH
4)
2SO
3溶液過(guò)量的原因是
稍過(guò)量的(NH4)2SO3可以使Cu2+全部被還原,防止CuCl被氧化
稍過(guò)量的(NH4)2SO3可以使Cu2+全部被還原,防止CuCl被氧化
(寫(xiě)出兩點(diǎn))。
②假設(shè)銅元素完全浸出,忽略過(guò)量的(NH
4)
2SO
3,計(jì)算100g廢銅渣理論上可制得CuCl與(NH
4)
2SO
4的物質(zhì)的量
100g廢銅渣中含有銅64g、氧化銅8g,則銅元素的物質(zhì)的量為(
+
)mol=1.1mol,則氯化亞銅的物質(zhì)的量為1.1mol;浸出過(guò)程中生成硫酸銨的物質(zhì)的量為
×
mol=0.25mol,還原過(guò)程中由轉(zhuǎn)移電子守恒可知銅與亞硫酸銨的比例為2:1,則消耗亞硫酸銨的物質(zhì)的量為
×1.1mol=0.55mol,即生成硫酸銨的物質(zhì)的量為0.55mol,則生成硫酸銨的總物質(zhì)的量為0.25mol+0.55mol=0.8mol
100g廢銅渣中含有銅64g、氧化銅8g,則銅元素的物質(zhì)的量為(
+
)mol=1.1mol,則氯化亞銅的物質(zhì)的量為1.1mol;浸出過(guò)程中生成硫酸銨的物質(zhì)的量為
×
mol=0.25mol,還原過(guò)程中由轉(zhuǎn)移電子守恒可知銅與亞硫酸銨的比例為2:1,則消耗亞硫酸銨的物質(zhì)的量為
×1.1mol=0.55mol,即生成硫酸銨的物質(zhì)的量為0.55mol,則生成硫酸銨的總物質(zhì)的量為0.25mol+0.55mol=0.8mol
(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。
【答案】t
1前,反應(yīng)速率較快,銅元素浸出率提高較快;t
1后,反應(yīng)速率減慢,隨反應(yīng)時(shí)間增加,銅元素浸出率增幅減慢;NO
2;稍過(guò)量的(NH
4)
2SO
3可以使Cu
2+全部被還原,防止CuCl被氧化;100g廢銅渣中含有銅64g、氧化銅8g,則銅元素的物質(zhì)的量為(
+
)mol=1.1mol,則氯化亞銅的物質(zhì)的量為1.1mol;浸出過(guò)程中生成硫酸銨的物質(zhì)的量為
×
mol=0.25mol,還原過(guò)程中由轉(zhuǎn)移電子守恒可知銅與亞硫酸銨的比例為2:1,則消耗亞硫酸銨的物質(zhì)的量為
×1.1mol=0.55mol,即生成硫酸銨的物質(zhì)的量為0.55mol,則生成硫酸銨的總物質(zhì)的量為0.25mol+0.55mol=0.8mol