题目内容

【题目】辉铜矿(主要成分Cu2S)作为铜矿中铜含量最高的矿物之一,可用来提炼铜和制备含铜化合物。

.湿法炼铜用Fe2(SO4)3溶液作为浸取剂提取Cu2+

(1)反应过程中有黄色固体生成,写出反应的离子方程式______________________

(2)控制温度为85℃、浸取剂的pH = 1,取相同质量的辉铜矿粉末分别进行如下实验:

实验

试剂及操作

3小时后Cu2+浸出率(%)

加入10mL 0.25mol·L-1Fe2(SO4)3溶液和5 mL

81.90

加入10 mL0.25mol·L-1Fe2(SO4)3溶液和5mL 0.1mol·L-1H2O2

92.50

回答:H2O2使Cu2+浸出率提高的原因可能是__________

(3)实验二在85℃后,随温度升高,测得3小时后Cu2+浸出率随温度变化的曲线如图。Cu2+浸出率下降的原因_________________

(4)上述湿法炼铜在将铜浸出的同时,也会将铁杂质带进溶液,向浸出液中通入过量的O2并加入适量的CuO,有利于铁杂质的除去,用离子方程式表示O2的作用_________。解释加入CuO的原因是_____

.某课题组利用碳氨液((NH4)2CO3NH3·H2O)从辉铜矿中直接浸取铜。

其反应机理如下:

Cu2S(s)2Cu+(aq) +S2-(aq) (快反应)

4Cu++O2+2H2O4Cu2++4OH- (慢反应)

Cu2++4NH3·H2OCu(NH3)42++4H2O(快反应)

(5)提高铜的浸出率的关键因素是 ________

(6)在浸出装置中再加入适量的(NH4)2S2O8,铜的浸出率有明显升高,结合平衡移动原理说明可能的原因是__________

【答案】 H2O2把生成Fe2+又氧化为Fe3+,c(Fe3+)的浓度增大,反应速率加快 温度升高, H2O2发生了分解 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 由于浸取剂的pH = 1,加入适量的CuO,不引入其它杂质离子,消耗H+有利于控制溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀 提高慢反应的速率,即提高Cu+的氧化速率 S2O82-的氧化性比O2强,使慢反应的速率加快,促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动,同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+NH4+与慢反应产生的OH-结合,c(OH-)的浓度降低,有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动

【解析】

Ⅰ.(1)反应过程中有黄色固体生成,说明Cu2SFe2(SO4)3反应产生了硫单质,据此写离子方程式;

(2) H2O2具有氧化性;

(3)温度高,H2O2易分解;

(4) O2的可以将亚铁离子氧化;加入CuO的不引入其它杂质离子,消耗H+有利于控制溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀;

Ⅱ.(5)根据反应机理,提高铜的浸出率的关键在慢反应;

(6)根据(NH4)2S2O8的性质分析作答。

Ⅰ.(1)反应过程中有黄色固体生成,说明Cu2SFe2(SO4)3反应产生了硫单质,则离子方程式为,故答案为:

(2) 浸出过程中铁离子变为亚铁离子,H2O2具有氧化性,可以再使亚铁离子氧化为铁离子,加快反应速率,故答案为:H2O2把生成Fe2+又氧化为Fe3+c(Fe3+)的浓度增大,反应速率加快;

(3)H2O2受热易分解,故答案为:温度升高, H2O2发生了分解;

(4) O2可以将亚铁离子氧化,离子方程式为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;加入CuO的不引入其它杂质离子,消耗H+有利于控制溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;由于浸取剂的pH = 1,加入适量的CuO,不引入其它杂质离子,消耗H+有利于控制溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀;

Ⅱ.(5)根据反应机理,反应有快慢之分,提高铜的浸出率的关键在慢反应,故答案为:提高慢反应的速率,即提高Cu+的氧化速率;

(6)(NH4)2S2O8电离为S2O82-NH4+S2O82-的氧化性比O2强,使慢反应的速率加快,促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动,同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+NH4+与慢反应产生的OH-结合,c(OH-)的浓度降低,有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动,故答案为:S2O82-的氧化性比O2强,使慢反应的速率加快,促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动,同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+NH4+与慢反应产生的OH-结合,c(OH-)的浓度降低,有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动。

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