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
①对比实验 I、II，通入空气，Cu2+浸出率提高的原因是通入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．
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．

练习册系列答案
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19．下列实验装置（加热装置已略去）或操作合理的是（　　）
   
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14．制烧碱所用盐水需两次精制．第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等离子，过程如下：
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；
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（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：
CaSO4Mg2（OH）2CO3CaCO3BaSO4BaCO3
2.6×10-22.5×10-47.8×10-42.4×10-41.7×10-3
①过程Ⅰ选用BaCl2而不选用CaCl2，运用表中数据解释原因BaSO4的溶解度比CaSO4的小，可将SO42-沉淀更完
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（3）第二次精制要除去微量的I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+，流程示意如图：

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11．下列说法正确的是（　　）
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B．同分异构现象不存在于无机物之间
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18．甲醇是重要的化工原料和燃料．将CO2与含少量CO的H2混合，在恒容密闭容器中发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），图1是在两种投料比[$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（{H}_{2}+CO）}$]分别为1：4和1：6时，CO2平衡转化率随温度变化的曲线，图2是生成的甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图

下列有关说法正确的是（　　）
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