题目内容
3.以黄铜矿(主要成分二硫化亚铁铜CuFeS2)为原料,用Fe2(SO4)3溶液作浸取剂提取铜,总反应的离子方程式是CuFeS2+4Fe3+?Cu2++5Fe2++2S.(1)该反应中,Fe3+体现氧化性.
(2)上述总反应的原理如图1所示.负极的电极反应式是CuFeS2-4e-═Fe2++2S+Cu2+.
(3)一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量黄铜矿粉末分别进行如下实验:
| 实验 | 操作 | 2小时后Cu2+浸出率/% |
| I | 加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液 | 78.2 |
| II | 加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,通入空气 | 90.8 |
| III | 加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,再加入少量0.0005mol•L-1 Ag2SO4溶液 | 98.0 |
②由实验 III推测,在浸取Cu2+过程中Ag+作催化剂,催化原理是:
ⅰ.CuFeS2+4Ag+═Fe2++Cu2++2Ag2S
ⅱ.Ag2S+2Fe3+═2Ag++2Fe2++S
为证明该催化原理,进行如下实验:
a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.0005mol•L-1 Ag2SO4溶液,充分混合后静置.取上层清液,加入稀盐酸,观察到溶液中无明显现象,证明发生反应 i.
b.取少量Ag2S粉末,加入pH=1的0.10mol•L-1Fe2(SO4)3溶液溶液,充分混合后静置.取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,证明发生反应 ii.
(4)用实验 II的浸取液电解提取铜的原理如图2所示:
①电解初期,阴极没有铜析出.用电极反应式解释原因是Fe3++e-═Fe2+.
②将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是Fe2+在阳极失电子生成Fe3+:Fe2+-e-═Fe3+,SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生.
分析 (1)氧化还原反应中元素化合价降低最氧化剂被还原;
(2)总反应的离子方程式是CuFeS2+4Fe3+?Cu2++5Fe2++2S,负极是CuFeS2失电子发生氧化反应;
(3)①一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量黄铜矿粉末,加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,发生反应生成亚铁离子、铜离子和单质硫,其中亚铁离子被氧气氧化为铁离子,反应正向进行程度增大;
②a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.0005mol•L-1 Ag2SO4溶液,充分混合后静置,溶液中无银离子;
b.证明发生反应 iiAg2S+2Fe3+═2Ag++2Fe2++S,选择溶液需要溶解Ag2S粉末生成银离子来验证银离子的存在;
(4)①浸取液中含过量的铁离子,铁离子氧化性大于铜优先放电;
②Fe2+在阳极失电子生成Fe3+,SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室;
解答 解:(1)CuFeS2+4Fe3+?Cu2++5Fe2++2S,反应中铁元素化合价+3价变化为+2价,做氧化剂被还原发生还原反应,
故答案为:氧化;
(2)CuFeS2+4Fe3+?Cu2++5Fe2++2S,负极是CuFeS2失电子发生氧化反应,电极反应为:CuFeS2-4e-═Fe2++2S+Cu2+,
故答案为:CuFeS2-4e-═Fe2++2S+Cu2+;
(3)①一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量黄铜矿粉末,加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,发生反应生成亚铁离子、铜离子和单质硫,其中亚铁离子被氧气氧化为铁离子,通入O2后,发生反应4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,c(Fe2+)降低,c(Fe3+)升高,总反应的平衡正向移动,
故答案为:通入O2后,发生反应4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,c(Fe2+)降低,c(Fe3+)升高,总反应的平衡正向移动;
②a.无明显现象;
b.pH=1的0.10 mol•L-1Fe2(SO4)3溶液;
(4)①电解初期,阴极没有铜析出.浸取液中含过量的铁离子,铁离子氧化性大于铜优先放电,电极反应Fe3++e-═Fe2+,
故答案为:Fe3++e-═Fe2+;
②将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是Fe2+在阳极失电子生成Fe3+:Fe2+-e-═Fe3+,SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生,
故答案为:Fe2+在阳极失电子生成Fe3+:Fe2+-e-═Fe3+,SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生;
点评 本题考查了氧化还原反应、性质实验验证、电极原理的理解和电极反应书写,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
Ⅰ.向粗盐水中加入过量BaCl2溶液,过滤;
Ⅱ.向所得滤液中加入过量Na2CO3溶液,过滤;
Ⅲ.滤液用盐酸调节pH,获得一次精制盐水.
(1)过程Ⅰ除去的离子是SO42-,对应的离子方程式是Ba2++SO42-═BaSO4↓.
(2)过程Ⅰ、Ⅱ生成的部分沉淀及其溶解度(20℃/g)如表:
| CaSO4 | Mg2(OH)2CO3 | CaCO3 | BaSO4 | BaCO3 |
| 2.6×10-2 | 2.5×10-4 | 7.8×10-4 | 2.4×10-4 | 1.7×10-3 |
②除去Mg2+的离子方程式是2Mg2++2CO32-+H2O═Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑
(3)第二次精制要除去微量的I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+,流程示意如图:
过程Ⅳ除去的离子是NH4+、I-.
| A. | 同分异构现象只存在于有机物和无机物之间 | |
| B. | 同分异构现象不存在于无机物之间 | |
| C. | 在无机化合物和有机化合物间一定存在同分异构现象 | |
| D. | 在无机化合物和有机化合物间可能存在同分异构现象 |
下列有关说法正确的是( )
| A. | 图1中b点对应的平衡常数K值大于c点 | |
| B. | 图1中a点对应的H2的转化率等于30% | |
| C. | 图2中电极M上发生还原反应 | |
| D. | 图2中电极N的反应式:H2O2+2e-+6H+=2H2O |
| A. | 常温下,5.6g金属铁投入足量的浓硫酸中,电子转移数为0.3NA | |
| B. | 18g D2O所含的中子数为10NA | |
| C. | 标准状况下,8 gSO3所含原子数为0.4NA | |
| D. | 常温下,1.0LpH=13的Ba (OH) 2溶液中含有的OH-数目为0.2NA |
| A. | 配制一定物质的量浓度溶液中,洗净的容量瓶要放进烘箱中烘干,以防溶液被稀释 | |
| B. | 测量Zn与稀硫酸反应速率的实验中,应在标准状况下测量H2的体积,以方便计算 | |
| C. | 酸碱滴定实验中,用待测溶液润洗锥形瓶,以减少实验误差 | |
| D. | 中和热的测定实验中,要用环形玻璃搅拌棒搅拌,使反应更充分 |
| A. | 8种 | B. | 10种 | C. | 11种 | D. | 12种 |