高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn…——2022 高考化学第 12 题答案解析

【答案】D

【解析】

【分析】CuS 精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压 $\mathrm { O } _ { 2 }$ 作用下，用硫酸溶液浸取，CuS 反应产生为 $\mathrm { C u S O _ { 4 } }$ S、 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } , \mathrm { F e } ^ { 2 + }$ 被氧化为 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ ⁺，然后加入 $\mathrm { N H } _ { 3 }$ 调节溶液 $\mathsf { p H }$ ，使 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 形成 $\mathrm { F e ( O H ) } _ { 3 }$ 沉淀，而 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ ⁺、 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ 仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、 $\mathrm { F e ( O H ) } _ { 3 }$ ；滤液中含有 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 、 $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ ；然后向滤液中通入高压 $\mathrm { H } _ { 2 }$ ，根据元素活动性： $Z \mathrm { n } { > } \mathrm { H } { > } \mathrm { C u }$ $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而 $Z _ { \mathrm { { n } } } \mathrm { { } } ^ { 2 + , }$ 仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。

【详解】A．经过上述分析可知固体X 主要成分是S、 $\mathrm { F e ( O H ) } _ { \mathfrak { z } }$ ，金属M 为 $Z \mathbf { n }$ ，A 正确；

B．CuS 难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡 $\mathrm { C u S ( s ) } { \Longrightarrow } \mathrm { C u } ^ { 2 + } ( \mathrm { a q } ) { + } \mathrm { S } ^ { 2 - } ( \mathrm { a q } )$ ，增大 $\mathrm { O } _ { 2 }$ 的浓度，可以反应消耗 $\mathrm { S } ^ { 2 \cdot }$ ^-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；

C．根据流程图可知：用 $\mathrm { N H } _ { 3 }$ 调节溶液 $\mathsf { p H }$ 时，要使 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 转化为沉淀，而 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ $Z \mathrm { n } ^ { 2 + }$ 仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的 $\mathsf { p H }$ 范围，可知中和时应该调节溶液 $\mathsf { p H }$ 范围为3.2～4.2，C正确；

D．在用 $\mathrm { H } _ { 2 }$ 还原 $\mathrm { C u } ^ { 2 + }$ 变为Cu 单质时， $\mathrm { H } _ { 2 }$ 失去电子被氧化为H⁺，与溶液中OH^-结合形成 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$ ，若还原时增大溶液的酸度，c(H⁺)增大，不利于 $\mathrm { H } _ { 2 }$ 失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D 错误；故合理选项是D。