Question

11．“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿（主要成分FeS₂）氧化为Fe₂（SO₄）₃，并使溶液酸性明显增强；利用Fe₂（SO₄）₃作氧化剂溶解辉铜矿石（主要成分Cu₂S），然后加入铁屑进一步得到铜，其流程如图：

（1）黄铁矿氧化过程的化学反应方程式为4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ．
（2）完成溶解辉铜矿石（Cu₂S）和进一步得到铜的离子反应方程式：
①Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺（　　）+1SO₄^2-
②Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．
（3）该工艺炼铜的副产品SO₂用过量氨水吸收，反应的化学方程式为SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O．
（4）①该工艺制得的粗铜还需进一步提纯，利用电解法可制成纯度高达99%以上的精铜，请写出该方法阴极反应式Cu²⁺+2e^-=Cu．
②请评价细菌冶金的优点可以降低能源消耗，利于减少污染，对贫矿和尾矿的开采更有价值．（说一点即可）

Answer 1

分析 （1）黄铁矿氧化过程中反应物为FeS₂、氧气、水，生成物为Fe₂（S0₄）₃和硫酸，根据反应物和生成物书写化学反应方程式；
（2）①Cu₂S中Cu元素的化合价由+1升高为+2，S元素的化合价由-2升高为+6，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
②铁还原铜离子得铜单质；
（3）SO₂用过量氨水吸收，可以得到亚硫酸铵；
（4）①电解精练铜的阴极反应为铜离子得到电子生成铜单质；
②根据细菌冶金过程中涉及的反应条件及所用物质可知，细菌冶金可以降低能源消耗，利于减少污染，对贫矿和尾矿的开采更有价值，据此答题；

解答 解：（1）黄铁矿氧化过程中反应物为FeS₂、氧气、水，生成物为Fe₂（S0₄）₃和硫酸，化学反应方程式为4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ，
故答案为：4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ；
（2）①Cu₂S中Cu元素的化合价由+1升高为+2，S元素的化合价由-2升高为+6，Fe元素的化合价由+3价降低为+2，再据电荷守恒确定产物为H⁺，则该离子反应为Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;细菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+S0₄^2-，
故答案为：1；10；4；2；10；8H⁺；1；
②铁还原铜离子得铜单质，反应的离子方程式为Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（3）SO₂用过量氨水吸收，可以得到亚硫酸铵，反应的化学方程式为SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，
故答案为：SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O；
（4）①电解精练铜的阴极反应为铜离子得到电子生成铜单质，阴极电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②根据细菌冶金过程中涉及的反应条件及所用物质可知，细菌冶金的优点为可以降低能源消耗，利于减少污染，对贫矿和尾矿的开采更有价值，
故答案为：可以降低能源消耗，利于减少污染，对贫矿和尾矿的开采更有价值．

点评 本题考查了冶炼铜两种方案设计与评价，掌握铜及其化合物性质，理清各流程反应是解答的关键，明确发生的反应及反应中元素的化合价变化即可解答，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．