题目内容

据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐：
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3 +2H2O
(1)利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：
①溶液B显____（填“酸”“碱”或“中”）性，原因是___ （用离子方程式表示）。
②分析下表所提供的数据可知，加入CuO可除去CuSO4溶液中的Fe3+。
请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因：____。
③操作a的名称是____，操作b的操作方法是____。
④检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是____，证明Fe3+已被除尽的现象是____。
(2)在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜（要求：一种方案只用一个反应来完成）。写出两种方案的化学方程式：方案一：____；方案二：____。
(1)①酸 ；Cu2+ +2H2OCu(OH)2+2H+ ；
②加入CuO使溶液中的c(H+)减小，c(OH-)浓度增大，使溶液中c(Fe3+ )·C3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3] ，使Fe3+生成沉淀而除去 ；
③过滤 ；蒸发浓缩，冷却结晶
④KSCN溶液 ；溶液不变红
(2) CuSO4+Fe=FeSO4+Cu  ；2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+H2SO4
练习册系列答案
相关题目
据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐．发生的反应为：
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O
（1）CuFeS2中Fe的化合价为+2，上述反应中被氧化的元素是
Fe和CuFeS2中的S
Fe和CuFeS2中的S
．
（2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程图1可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：

①分析下列表格（其中KSP是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）：
Ksp 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+ 2.6×10-39 1.9 3.2
Cu2+ 2.2×10-20 4.7 6.7
步骤一应调节溶液的pH范围是
3.2≤pH＜4.7
3.2≤pH＜4.7
．请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因
加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去
加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去
．
②步骤三中的具体操作方法是
蒸发浓缩，冷却结晶
蒸发浓缩，冷却结晶
．
（3）有人提出可以利用图2的装置从溶液B中提炼金属铜．该过程中右边电极的反应式是
4OH--4e-=O2↑+2H2O
4OH--4e-=O2↑+2H2O
，总反应的方程式是
2CuSO4+2H2O
 通电 
.
 
2Cu+2H2SO4+O2↑
2CuSO4+2H2O
 通电 
.
 
2Cu+2H2SO4+O2↑
．
（4）工业上冶炼铜的方法之一为：Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H
已知：①2Cu（s）+
1
2
O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ?mol-1
②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ?mol-1
③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ?mol-1
则该法冶炼铜的反应中△H=
-193.3kJ?mol-1
-193.3kJ?mol-1
．
黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜，冶炼过程中需要空气和硅石，硅石主要用于形成炉渣，其反应的总方程式为：
2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2．
请回答下列问题：
（1）若CuFeS2中Cu的化合价为+2，则反应中被还原的元素是
Cu、O
Cu、O
（填元素符号）．
（2）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO4溶液、KSCN溶液．
①应选用试剂为
稀硫酸、KMnO4溶液
稀硫酸、KMnO4溶液
．
②有关的实验现象为
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色
．
（3）最近我国发现，以黄铜矿为原料在沸腾炉中和空气反应，生成物冷却后经溶解、除铁、结晶得到CuSO4?5H2O，生产成本降低了许多．实验结果如下表：
沸腾炉温度/℃ 560 580 600 620 640 660
生成物中含水溶性铜化合物的百分含量/% 90.12 91.24 93.50 92.38 89.96 84.23
生成物中含酸溶性铜化合物的百分含量/% 92.00 93.60 97.08 97.82 98.16 98.19
则①实际生产过程中的沸腾炉温度为 600～620℃，控制温度的方法是
控制加入CuFeS2的速度（原因：CuFeS2与O2反应放热）
控制加入CuFeS2的速度（原因：CuFeS2与O2反应放热）
．
②温度高于600℃生成物中水溶性铜化合物百分含量下降的原因是
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物
．
（4）另据报道，有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌，在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，试写出该反应的化学方程式：
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O
．
（2010?济南二模）据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐：
4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O
（1）利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：

①溶液B显
酸
酸
（填“酸”、“碱”或“中”）性，原因是
Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+
Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+
（用离子方程式表示）．?
②分析下表所提供的数据可知，加入CuO可除去CuSO4溶液中的Fe3+．?
   氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的 pH
 Fe3+
Cu2+		  1.9
 4.7		  3.2
 6.7
请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因：
加入CuO使溶液中的c（H+）减小，c（OH-）浓度增大，使溶液中c （Fe3+）?c （OH-）3＞Ksp[Fe（OH）3]，使Fe3+生成沉淀而除去
加入CuO使溶液中的c（H+）减小，c（OH-）浓度增大，使溶液中c （Fe3+）?c （OH-）3＞Ksp[Fe（OH）3]，使Fe3+生成沉淀而除去

③操作a的名称是
过滤
过滤
，操作b的操作方法是
蒸发浓缩，冷却结晶
蒸发浓缩，冷却结晶
．
④检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是
KSCN溶液
KSCN溶液
，证明Fe3+已被除尽的现象是
溶液不变红
溶液不变红
．?
（2）在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜（要求：一种方案只用一个反应来完成）．写出两种方案的化学方程式：?
方案一：
CuSO4+Fe═FeSO4+Cu
CuSO4+Fe═FeSO4+Cu

方案二：
2CuSO4+2H2O
 通电 
.
 
2Cu+O2↑+2H2SO4
2CuSO4+2H2O
 通电 
.
 
2Cu+O2↑+2H2SO4
．
黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜，冶炼原理为：2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2．
（1）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等，请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题：
仅限选择的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水
①应选用试剂为
 
．
②有关的实验现象为
 
．
（2）据报道，有一种叫Thibacillus  Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O．利用反应后的溶液，按如图所示流程可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：
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①操作a的名称是
 
，操作b的操作方法是
 
．
②检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是
 
，证明Fe3+已被除尽的现象是
 
．
③在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜（要求：一种方案只用一个反应来完成）．写出两种方案的化学方程式：
方案一：
 
；
方案二：
 
．

（12分）浸出－萃取－电积法已成为铜湿法冶金的主要工艺过程。以黄铜铜为原料，采用电积法生产阴极铜生产线，主要生产工艺为：

黄铜铜→硫酸浸出→过滤→萃取→反萃→电积→阴极铜。

（1）浸出是用浸矿剂将铜矿石中的铜进入溶液中。据报道， 有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下，酸性溶液中，将黄铜矿氧化成硫酸盐，写出用硫酸浸出黄铜矿发生反应的离子方程式：                            。

（2）萃取是利用特效铜萃取剂在含铜、铁及其碱性金属离子的低浓度含杂浸出液中有选择性地使铜离子萃入有机相，将铜离子与其它金属离子有效地分离，并通过反萃取使低浓度铜离子的原液富集成适宜电积要求的硫酸铜溶液。萃取过程的化学平衡为：2RH＋Cu2＋R2Cu＋2H＋。则萃取和反萃取进行的程度受          和           的影响。

（3）电积是将萃取富集后的铜溶液电解沉积出阴极铜。右图为用惰性阳极电积阴极铜的装置图：

①在图示方框中标出电源的正负极。

②写出电积阴极铜的总反应                       。

（4）金属铜长期露置于空气中容易生锈，铜锈的主要成分为      ，请利用电化学原理画出防止铜腐蚀的装置图。

 

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