题目内容

9．某化工厂冶炼金属、回收硫的工艺流程如下：

I．回收硫
（1）工业上，采用饱和亚硫酸钠溶液吸收烟气中二氧化硫，写出离子方程式：SO2+SO32-+H2O=2HSO3-．
然后，加热吸收液收集SO2．将二氧化硫、空气在稀硫酸中构成原电池，负极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+．
Ⅱ．冶炼铜
（2）工业上，火法冶炼铜分两步：第一步，含铜矿（主要成分是Cu2S）在空气中煅烧生成氧化亚铜和刺激性气味气体；第二步，氧化亚铜和铜矿在高温下反应生成铜和刺激性气体．写出冶炼铜的总反应方程式：Cu2S+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO2．
（3）用电解法精炼粗铜（含银、金、铁、锌杂质），装置如图所示．
下列说法不正确的是BC．
A．Y极为粗铜、X极为纯铜
B．X极净增质量等于Y极净减质量
C．铜盐溶液都可以作精炼铜的电解质溶液
D．若电路有1mol电子转移，则X极净增32g
（4）几种金属离子的沉淀pH：
金属氢氧化物开始沉淀pH完全沉淀的pH
Fe（OH）32.73.7
Fe（OH）27.69.7
Cu（OH）24.66.4
Zn（OH）25.98.9
铜盐溶液中Fe2+，Zn2+对精炼铜可能会产生影响．工业上，除去Fe2+方法是氧化沉淀法，在酸性混合溶液中加入双氧水（选填：双氧水、次氯酸钠、氯水或高锰酸钾溶液）将Fe2+氧化成Fe3+，离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O．加入碱调节溶液pH范围为3.7＜pH＜4.6．
Ⅲ．冶炼铁
（5）化工厂利用菱铁矿（主要成分是碳酸亚铁）冶炼铁的原理是（用化学方程式表示）：FeCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO2↑，FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2．生铁炼钢的主要原理是高温下，用氧化剂降低生铁中碳等杂质含量．
（6）生铁在湿润空气中发生电化学腐蚀最终生成红色铁锈，金属电化腐蚀类型为吸氧腐蚀．

分析 （1）亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫生成亚硫酸氢钠；二氧化硫在负极发生氧化反应生成硫酸；
（2）火法冶炼铜的总反应是硫化亚铜和氧气反应生成铜和二氧化硫；
（3）电解法精炼铜，阳极为粗铜，阴极为精铜，阳极上杂质铁、锌活泼性强于铜，先放电，阴极上溶液中的铜离子得到电子发生还原反应在阴极析出，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，据此解答；
（4）从表中数据可知当pH值大于3.7时，三价铁离子完全沉淀，当pH值大于4.6时，铜离子开始沉淀，要除去铜离子中的二价铁离子，应先加人氧化剂将二价铁离子氧化，然后通过调节pH值使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去；
（5）碳酸亚铁分解生成氧化亚铁和二氧化碳，用一氧化碳还原氧化亚铁．钢中杂质含量较少，炼钢原理是，用氧化剂氧化生铁中含碳等杂质，降低杂质含量；
（6）生铁在中性环境、弱碱性环境发生吸氧腐蚀，最终生成氧化铁．

解答 解：（1）亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫生成亚硫酸氢钠，离子方程式：SO2+SO32-+H2O=2HSO3-，
二氧化硫在负极发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，
故答案为：SO2+SO32-+H2O=2HSO3-；SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
（2）火法冶炼铜的总反应是硫化亚铜和氧气反应生成铜和二氧化硫，化学方程式为：Cu2S+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO2；
故答案为：Cu2S+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO2；
（3）A．电解法精炼铜，阳极为粗铜，阴极为精铜，故A正确；
B．阳极上铁、锌优先失去电子，所以两极质量变化不相等，故B错误；
C．不能用氯化铜做电解质，因为氯离子可能在阳极上放电生成有毒氯气，故C错误；
D．依据电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，可知若电路有1mol电子转移，则阴极净增32g，故D正确；
故选：AD；
（4）要除去铜离子中的二价铁离子，应先加人氧化剂将二价铁离子氧化，双氧水做氧化剂对应还原产物为水，不会引人杂质离子，反应的离子方程式：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；
从表中数据可知当pH值大于3.7时，三价铁离子完全沉淀，当pH值大于4.6时，铜离子开始沉淀，要除去铜离子中的二价铁离子，应控制3.7＜pH＜4.6；
故答案为：氧化沉淀法；双氧水；3.7＜pH＜4.6；2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；
（5）碳酸亚铁分解生成氧化亚铁和二氧化碳，用一氧化碳还原氧化亚铁，反应的方程式为：FeCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO2↑，FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2，
炼钢原理是，用氧化剂氧化生铁中含碳等杂质，降低杂质含量；
故答案为：FeCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO2↑，FeO+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO2；用氧化剂氧化生铁中含碳等杂质，降低杂质含量；
（6）生铁在中性环境、弱碱性环境发生吸氧腐蚀，最终生成氧化铁，
故答案为：吸氧腐蚀．

点评 本题考查了尾气的处理，电解法精炼铜，物质的分离与提纯，金属的冶炼，熟悉电解池工作原理、冶炼钢铁的原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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