Question

【题目】如图为某大型冶炼厂的冶炼加工的简化工艺流程。

已知流程中“冶炼”的主要反应的化学方程式为Cu2S+O2 2Cu+SO2

(l)工业炼铁的主要设备是炼铁高炉，该设备中生成铁的主要反应的化学方程式为________

(2)“冶炼”产生烟气中的废气主要是 ___，从提高资源利用率和减排考虑，可将该烟气回收制备____。

(3)电解法炼铜时，阳极是 ___（填“纯铜板”或“粗铜板”）；粗铜中含有的金、银以单的形式沉积在电解槽____（填“阳极”或“阴极”）的槽底，阴极的电极反应式是_____

(4)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。

已知几种物质的溶度积常数(Ksp)如下表：

调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度的Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，随着pH的升高，最先沉淀下来的离子是____。一种方案是先加入过量的H2O2，再调节pH到4左右。加入H2O2后发生反应的离子方程式为____。

Answer 1

【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 SO2 硫酸 粗铜板 阳极 Cu2++2e-=Cu Fe3+ 2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

【解析】

(l)工业上用一氧化碳还原氧化铁来冶炼铁，据此写出反应方程式；

(2)根据Cu2S+O2 2Cu+SO2可知，可以看出烟气中的主要废气是SO2，而SO2可以用于制备硫酸；

（3）电解法炼铜时，阳极是粗铜板，铜在阳极溶解，比铜活泼性差的金属如金、银以单质的形式沉在电解槽底部，形成阳极泥；

(4)通过表中数据可知Fe(OH)3溶度积最小，所以随pH升高最先沉淀下来的离子是Fe3+；H2O2是强氧化剂，会把Fe2+ 氧化为铁离子，据此写出离子方程式。

(l)炼铁高炉设备中生成铁的主要反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；综上所述，本题答案是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。

(2)根据Cu2S+O2 2Cu+SO2可知，可以看出烟气中的主要废气是SO2，而SO2可以用于制备硫酸，符合提高资源利用率和减排的目标；综上所述，本题答案是：SO2，硫酸。

（3）电解法炼铜时，阳极是粗铜板，铜会放电生成铜离子，比铜活泼性差的金属如金、银以单质的形式沉在电解槽底部，形成阳极泥，方程式为Cu2++ 2e-=Cu；综上所述，本题答案是：粗铜板；阳极；Cu2++ 2e-=Cu。

(4)Fe(OH)3的溶度积最小，假设各种金属离子浓度均为1mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38=c(Fe3+)×c3(OH-)，c3(OH-)=4×10-38，c(OH-)≈10-13mol/L，c(H+)=10-1mol/L,pH=1; Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20= c(Cu2+)×c2(OH-)，c2(OH-)=2.2×10-20，c(OH-)≈10-10mol/L，c(H+)=10-4mol/L，pH=4.所以,各种金属离子开始沉淀的pH最小的是Fe3+,所以随pH升高最先沉淀下来的离子是Fe3+；H2O2是强氧化剂，能够把Fe2+氧化为Fe3+，方程式为：2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；综上所述，本题答案是：Fe3+；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。