题目内容
【题目】(14分)工业上常用苏打烧结法提取自然界中的稀散元素硒(Se),我国科研人员自主设计的利用粗铜电解精炼所产生含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)的阳极泥为原料,提取硒的某种工艺流程如图所示。
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回答下列问题:
(1)电解精炼铜时,电源的正极连接_______(填“粗铜”或“精铜”),阳极溶解铜的质量__________(填“>”“=”或“<”)阴极析出铜的质量。
(2)“烧结”时苏打和硒化亚铜主要生成了Na2SeO3、Cu2O和CO2气体,该反应的化学方程式为________________________________。“烧结”时生成了少部分Na2SeO4,写出“还原”时反应的离子方程式____________。
(3)含硒烧结物浸取时,最佳加热方式为________________,除去的物质为___________(填化学式)。
(4)本工艺副产物TeO2用于制造红外器件、声光器件材料,可溶于强酸和强碱,并形成复盐,则TeO2属于______氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(5)把硫酸工业第一步的产物SO2通入Na2SeO3溶液制备硒单质,写出该反应的离子方程式___________________。若得到50 kg硒单质,至少需要___________kg质量分数为90%的FeS2矿石。(结果保留一位小数)
【答案】粗铜 < 2Cu2Se+2Na2CO3+3O2
2Cu2O+2Na2SeO3+2CO2 2Fe2++
+2H+===2Fe3++
+H2O 水浴加热 Cu2O 两性
+H2O+2SO2===Se↓+2
+2H+ 84.4
【解析】
(1)电解精炼铜时,粗铜连接电源的正极,精铜连接电源的负极,阳极铜溶解放电的同时,还有锌、铁、镍等金属同时放电,阴极只有铜析出,两极转移电子数相同,所以,阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量。
(2)根据信息,Cu2Se中+1价铜元素化合价未变,2价硒元素化合价升高至+4价,化合价升高了6,O2被还原为2价O,化合价降低了4,利用化合价升降法配平即可得出反应的化学方程式:2Cu2Se+2Na2CO3+3O2
2Cu2O+2Na2SeO3+2CO2。
(3)“浸取”时温度为80 ℃,水浴加热温度稳定、容易控制,所以最佳加热方式为水浴加热;从(2)题的方程式可知,产物中Cu2O难溶于水,“浸取”时除去的物质为Cu2O;TeO2与强酸和强碱均能反应,故TeO2属于两性氧化物。
(4)Fe2+被氧化为Fe3+化合价升高了1,
转化为
,Se元素化合价降低了2,利用化合价升降法配平即可得出反应的离子方程式:2Fe2++
+2H+===2Fe3++
+H2O。
(5)SO2通入Na2SeO3溶液制备硒单质,反应的离子方程式为
+H2O+2SO2===Se↓+2
+2H+。可知n(SO2)∶n(
)∶n(Se)=2∶1∶1,根据硫元素守恒,推出n(FeS2)∶n(SO2)=1∶2,综合可得n(FeS2)∶n(Se)=1∶1,设需要m kg FeS2,计算式如下:
FeS2 ~ Se
120 79
m kg×90% 50 kg
解得m=84.4。