Question

【题目】铜及其化合物在工业上有许多用途。回答下列问题：

（1）某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

①浸取反应中氧化剂的化学式为_______；滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和_________（写化学式）。

②“除铁”这一步反应在25℃进行，加入试剂A调节溶液PH为4后，溶液中铜离子最大浓度不超过__________mol/L。（已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20）

③“沉锰”（除Mn2+）过程中反应的离子方程式__________________________ 。

④ 滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是____________________ （写化学式）。

（2）某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜，进行了一系列探究活动。

①如下左图为某实验小组设计的原电池装置，盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差6.00 g，则导线中通过了________mol电子，若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动，则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差__________g

②其他条件不变，若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池，如上右图所示，电流计指针偏转方向与先前一样，但偏转角度明显减小。一段时间后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体，则甲池铜丝附近溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”) ，乙池中石墨为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)

Answer 1

【答案】（1）①MnO2(1分) SiO2（1分）；②2.2（2分）

③Mn2+ +HCO3-+NH3＝MnCO3↓+ NH4+（2分）；④(NH4)2SO4（1分）

（2）①0.1（2分）；0.4（2分） ②增大（1分）；阴（1分）

【解析】

试题分析：（1）①由滤渣1的成份可知反应的化学方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反应中Mn元素化合价降低，被还原，MnO2为氧化剂，因二氧化硅与酸不反应，则滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2；

②加入的试剂A应用于调节溶液pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等，溶液pH=4，c（OH-）＝10-10mol/L，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，则溶液中铜离子浓度：mol/L＝2.2mol/L；

③“沉锰”（除Mn2+）过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2+ +HCO3-+NH3 ＝MnCO3↓+ NH4+；

④滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体；

（2）①图2为原电池反应，铁为负极，发生：Fe-2e-＝Fe2＋，石墨为正极，发生Cu2++2e-＝Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段时间后，两电极质量相差6g，则

Fe+Cu2+═Fe2++Cu 两极质量差△m 转移电子

56g 64g 56g+64g=120g 2mol

6 g n

解得n＝0.1mol，转移电子的物质的量为0.1mol；

甲池中溶解铁的质量为：0.05mol×56g/mol=2.8g，溶液质量增加2.8g乙池中析出铜的质量为：0.05mol×64g/mol＝3.2g，溶液减少3.2g，则甲、乙两池电解质溶液的总质量与实验开始前的电解质溶液的总质量相差3.2g-2.8g=0.4g；

②其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置是电解池，甲装置是原电池，铁为负极，发生：Fe-2e-＝Fe2＋，Cu丝是正极，正极发生 O2+2H2O+4e-═4OH-，呈碱性，则甲池铜丝附近溶液的pH增大，乙池中与铜线相连石墨电极是阳极，该极上发生的反应式为2Cl--2e-＝Cl2↑，与锌相连石墨电极是阴极，发生反应Cu2++2e-＝Cu。