以黄铜矿精矿为原料.制取金属铜的工艺如下所示:Ⅰ．将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2.含有少量CaO.MgO.Al2O3)粉碎.Ⅱ．采用如图所示装置进行电化学浸出实验.将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区.恒速搅拌.使矿粉溶解.在阴极区通入氧气.并加入少量催化剂.Ⅲ．一段时间后.抽取阴极区溶液.向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:2RH+Cu2+R2Cu+2H+� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

以黄铜矿精矿为原料，制取金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ．将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃）粉碎。
Ⅱ．采用如图所示装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ．一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)+Cu²⁺(水相)R₂Cu(有机相)+2H^＋(水相)分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²⁺得以再生。   Ⅳ．电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS₂+ 4H⁺＝Cu²⁺+ Fe²⁺+ 2H₂S↑    2Fe³⁺+ H₂S＝2Fe²⁺+ S↓+ 2H⁺，阳极区硫酸铁的主要作用是                                   。（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有红色固体析出，一段时间后红色固体溶解。写出析出红色固体的反应方程式                        。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是               。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²⁺得以再生的原理是                       。（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是                                          。

（1）吸收硫化氢气体，防止环境污染（表述合理即可得分）（1分）
（2）Cu²⁺+2e^–＝Cu （2分）（3）分液漏斗（1分）
（4）增大H⁺浓度，使平衡2RH(有机相) + Cu²⁺(水相)R₂Cu(有机相)+ 2H^＋(水相)逆向移动，Cu²⁺进入水相得以再生（2分）（5）c(H⁺)＞c(SO₄^2–)＞c(Cu²⁺)＞c(OH^–) （2分）

解析试题分析：（1）反应CuFeS₂+ 4H⁺＝Cu²⁺+ Fe²⁺+ 2H₂S↑中有H₂S气体产生，H₂S有毒属于大气污染物。根据反应2Fe³⁺+ H₂S＝2Fe²⁺+ S↓+ 2H⁺可知，阳极区硫酸铁的主要作用是吸收硫化氢气体，防止环境污染。
（2）电解池中阴极得到电子，发生还原反应。阴极析出红色固体，说明该红色固体是铜，因此电极反应式为Cu²⁺+2e^–＝Cu。
（3）有机物不溶于水，分液即可，所以分离有机相和水相的主要实验仪器是分液漏斗。
（4）加入硫酸，增大溶液中H⁺浓度，使平衡2RH(有机相) + Cu²⁺(水相)R₂Cu(有机相)+ 2H^＋(水相)逆向移动，Cu²⁺进入水相得以再生。
（5）200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液中硫酸铜的物质的量＝0.2L×0.5mol/L＝0.1mol，生成铜3.2 g，物质的量＝3.2g÷64g/mol＝0.05mol。这说明反应中硫酸铜还有0.05mol没有被电解。根据方程式2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋2H₂SO₄＋O₂↑可知，溶液中还生成0.05mol硫酸。由于铜离子水解，则溶液中离子浓度大小顺序是）c(H⁺)＞c(SO₄^2–)＞c(Cu²⁺)＞c(OH^–)。
考点：考查电解原理的有关判断与计算、溶液中离子浓度大小比较、物质的分离与提纯、外界条件对平衡状态的影响以及氧化还原反应的应用

练习册系列答案

相关题目

钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金．请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题．

（1）钢铁的电化学腐蚀原理，在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。
①分别写出图1中铁电极和石墨电极的电极反应式：
                           ，                            。
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图1虚线框内所示
位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。
③写出修改后石墨电极的电极反应式                。
（2）工业上常用盐酸除去铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，溶液中可能发生的化学反应的化学方程式有                                  。
（3）在实际生产中，可在铁制品的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意如图2：
①A电极对应的金属是（写元素名称）      ，B电极的电极反应式是                   ，
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为      mol 。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因         。

某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

　　　　　甲池　　　　　　乙池　　　　　　丙池
请回答下列问题：
(1)甲、乙、丙三池中为原电池的是________(填“甲池”“乙池”或“丙池”)。
(2)丙池中F电极为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应式为__________________________________________________。
(3)当乙池中C电极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O₂的体积为________mL(标准状况)。
(4)一段时间后，断开开关K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________(填选项字母)。

A．Cu　　　　　　

B．CuO

C．CuCO₃

D．Cu₂(OH)₂CO₃

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。

图1 图2
请回答:
Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是　　　(填字母序号)。

(2)N极发生反应的电极反应为　。
(3)实验过程中,S

　　　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(Fe

)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e^-+8OH^-

+4H₂O和　　　　　　。
(6)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少　　　　　 g。
(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:
2K₂FeO₄+3Zn

Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂
该电池正极发生的反应的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

）如图装置所示，C、D、E、F都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：

（1）一段时间后，甲中溶液颜色              ，
写出甲中C的电极反应式                        。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为        。
（3）现用丙装置给铜件镀银，电镀液是        溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为                。
（4）若将F电极更换为铁，其他装置都不变，则乙中发生总反应的离子方程式是                   。

（1）如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化）当杠杆为绝缘体时，A端比B端         （填高、低、不变。下同）；当杠杆为导体时，A端比B端         。
（2）依据氧化还原反应：Fe＋Cu²^＋＝Fe²^＋＋Cu设计的原电池如下图所示，其中Y为可溶性硫酸盐。
请回答下列问题：
①电解质溶液Y是          ；（填化学式）
②X电极发生的电极反应为           ；
③装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K^＋、Cl^－的移动方向的表述正确的是________。
A．盐桥中的K^＋向左侧烧杯移动、Cl^－向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K^＋向右侧烧杯移动、Cl^－向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K^＋、Cl^－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K^＋、Cl^－几乎都不移动
（3）把（2）中盐桥改为铁棒插入A、B池中，其它不变，电流计的指针　　　　（填“会”、“不会”）发生偏转，A装置名称　　　　　填（“原电池”或“电解池”），A中溶液浓度　　　　（填增大、不变、变小），铜棒的电极名称为　　　　（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）
（4）把（2）中盐桥改为铜棒，其它不变，电流计的指针　　　　（填“会”、“不会”）发生偏转，理由是　　　                                         。

某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:

编号	电极材料	电解质溶液	电流计指针偏转方向
1	Mg　Al	稀盐酸	偏向Al
2	Al　Cu	稀盐酸	偏向Cu
3	Al　石墨	稀盐酸	偏向石墨
4	Mg　Al	NaOH溶液	偏向Mg
5	Al　Zn	浓硝酸	偏向Al

根据上表中的实验现象完成下列问题:
（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同?　　　　　　　　　　　　　。
（2）指出实验3中铝和石墨的电极名称，并写出实验中的电极反应和电池总反应。
铝为(　　)　　　　　；石墨为(　　)　　　　　。
电池总反应: 。
（3）实验4中的铝作正极还是负极?　　　,为什么?　　　　　　　　　　　　　。

某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为              ,总反应的离子方程式为                 。
有关上述实验,下列说法正确的是(填序号)                。
①溶液中Na⁺向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2．24 L气体,则溶液中转移0．2 mol电子
（2）上述实验反应一小段时间后，再把开关K与a连接,则B极的电极反应式为               。
（3）该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,则可以设想用如下图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为             。此时通过阴离子交换膜的离子数     (填”大于”或”小于”或”等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口       (填写“A”、“B”、“C”、“D”)导出。
③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因                        。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为                       。
⑤燃料电池所用燃料可以是氢气,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。液态肼（分子式N₂H₄)可以在氟气中燃烧生成氮气和氟化氢。利用肼、氟气与KOH溶液组成碱性燃料电池,请写出该电池负极的电极反应式:?     ?                                 ．

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将甲烷燃料电池作为电源进行氯化镁溶液龟解实验，电解装置如图所示。

请回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池负极的电极反应式为：                                  。
（2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上的气体可用          检验，b电极上得到的气体是         ，电解氯化镁溶液的离子方程式为            。
（3）若甲烷通入量为1.12 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电子的物质的量为           ，产生的氯气体积为           L（标准状况）。
（4）已知常温常压下，0.25molCH₄完全燃烧生成CO₂和H₂O时，放出222.5kJ热量，请写出CH₄燃烧热的热化学方程式                                          。
已知；①C（石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393．5kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571．6kJ/mol
计算：C（石墨）与H₂（g）反应生成1molCH₄（g）的△H=             。

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