题目内容
19．铜在现代社会中的应用极其广泛，某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2），现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程如图所示．其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺．
提示①Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应；②当矿石中的氧化铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜．
请回答下列问题
（1）矿石用稀硫酸处理的过程中，Cu2O发生反应的离子方程式为Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O，我国古代湿法炼铜的主要反应的离子方程式是Fe+Cu2+=Fe2++Cu．
（2）对水层2进行电解的过程中，请写出两极的反应式，阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极Cu2++2e-=Cu．
（3）经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是FeSO4•7H2O；若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O．
（4）利用上述矿石直接通过还原法获得的铜能否用于电子工业？否（填“能”或“否”），原因是含有大量杂质而影响铜的导电性．
分析 用稀硫酸处理矿石时，氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁均与之发生反应，脉石（SiO2）不反应，过滤得到滤液中加入有机萃取剂分液得到有机层和水层Ⅰ，水层Ⅰ中的主要物质是硫酸亚铁循环使用，有机层中加入反萃取剂分液得到水层2呈蓝色说明萃取了铜离子，主要成分是硫酸铜电解硫酸铜溶液得到精铜和稀硫酸，有机萃取剂和稀硫酸循环使用；
（1）由题给信息知氧化亚铜在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成铜和硫酸铜，古代湿法炼铜的主要反应是铁置换铜；
（2）水层2的主要成分是硫酸铜，电解硫酸铜溶液时，阳极是水电离出的OH-放电产生氧气，而阴极是Cu2+放电析出铜；
（3）水层1中的主要物质是硫酸亚铁（用稀硫酸溶解时生成的铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸铜），经过多次循环萃取后，由于硫酸亚铁浓度过大，必须将其分离出，故该晶体是七水合硫酸亚铁；硫酸亚铁中的亚铁离子易被空气中的氧气氧化，故放置在空气中的溶液颜色会加深；
（4）因矿石中含有大量的杂质，若直接利用还原法所得的铜中含有大量的铁及不能反应的二氧化硅等杂质，这样的铜实际应用价值很小，不能用于制造导线及电子产品等．
解答 解：分析流程图，用稀硫酸处理矿石时，氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁均与之发生反应，脉石（SiO2）不反应，过滤得到滤液中加入有机萃取剂分液得到有机层和水层Ⅰ，水层Ⅰ中的主要物质是硫酸亚铁循环使用，有机层中加入反萃取剂分液得到水层2呈蓝色说明萃取了铜离子，主要成分是硫酸铜电解硫酸铜溶液得到精铜和稀硫酸，有机萃取剂和稀硫酸循环使用；
（1）用稀硫酸处理矿石时，氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁均与之发生反应，由题给信息知氧化亚铜在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成铜和硫酸铜，故氧化亚铜与稀硫酸反应的化学方程式为：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，反应的离子方程式为：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O，古代湿法炼铜的主要反应的离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，
故答案为：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O；Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
（2）水层2的主要成分是硫酸铜，电解硫酸铜溶液时，阳极是水电离出的OH-放电产生氧气，电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，而阴极是Cu2+放电析出铜，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；Cu2++2e-=Cu；
（3）水层1中的主要物质是硫酸亚铁（用稀硫酸溶解时生成的铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸铜），经过多次循环萃取后，由于硫酸亚铁浓度过大，必须将其分离出，故该晶体是七水合硫酸亚铁，化学式为FeSO4•7H2O，硫酸亚铁中的亚铁离子易被空气中的氧气氧化，故放置在空气中的溶液颜色会加深，发生反应的离子方程式：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，
故答案为：FeSO4•7H2O；4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
（4）因矿石中含有大量的杂质，若直接利用还原法所得的铜中含有大量的铁及不能反应的二氧化硅等杂质，这样的铜实际应用价值很小，不能用于制造导线及电子产品等．
故答案为：否；含有大量杂质而影响铜的导电性．
点评 本题考查了铜及其化合物的性质，金属活动性强弱比较、物质的分离和提纯、氧化还原反应的计算，涉及的方程式比较多，难度中等，需要认真分析、提取题中的信息．
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启东小题作业本系列答案| A． | 0.08mol/L | B． | 0.08mol/（L•s） | C． | 0.04mol/（L•min） | D． | 0.04 mol/（L•s） |
| A． | 镁单质能和冷水发生剧烈的反应 | B． | 碱性Mg（OH）2＞Al（OH）3 | ||
| C． | 稳定性SiH4＜HCl | D． | 金属性Na＜Mg |
（1）配制待测溶液，将4.21g含有少量不与盐酸反应的杂质的NaOH固体配成250.00mL待测液，需用到的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL 容量瓶．
（2）把0.4mol•L-1的标准盐酸溶液注入洁净的酸式滴定管中，使液面刻度在“0”以上，固定后，轻轻旋转活塞使滴定管尖嘴部分充满溶液，然后调整液面保持在0刻度或0刻度以下，记下读数；用碱式滴定管向锥形瓶中加入20.00mL待测溶液，并加几滴甲基橙作指示剂．
（3）实验数据
| 试验编号 | 待测液的体积（mL） | 滴入0.4000mol•L-1盐酸的体积（mL） | |
| 滴定前（mL） | 滴定后（mL） | ||
| 1 | 20.00 | 2.10 | 22.00 |
| 2 | 20.00 | 0.90 | 21.00 |
（4）误差分析，若滴定前仰视酸式滴定管读数，终点读法正确，其测得结果偏低（偏高、偏低）
某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应，所用装置如下图所示（夹持仪器已略去）．（1）实验前，应先检查装置的气密性；实验中产生的尾气应通人NaOH溶液．
（2）实验过程中需要配制100mL1mol/L FeCl3溶液（未用浓盐酸酸化），所需要的玻璃仪器有：烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100mL的容量瓶．
（3）该小组同学向5mL lmol/L FeCl3溶液中通人足量的SO2，溶液最终呈浅绿色，再打开分液漏斗活塞，逐滴加入NaOH稀溶液，则试管B中产生的实验现象是开始无现象，然后产生白色沉淀．
（4）该小组同学在（3）中实验时，发现溶液变为浅绿色需要较长时间，在此期间同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，没有观察到丁达尔现象，最终溶液呈浅绿色．
【查阅资料】Fe（ HSO3）2+离子在溶液中呈红棕色且具有较强的还原性，能被Fe3+氧化为SO${\;}_{4}^{2-}$．Fe（HSO3）2+与Fe3+在溶液中反应的离子方程式是Fe3++H2O+Fe（HSO3）2+═2Fe2++SO42-+3H+．
（5）为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了如下实验：
| 步骤② | 往5mL 1mol•LFeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色．微热在较短时间内溶液颜色变为浅绿色． |
| 步骤③ | 往5mL重新配制的1mol•L-1 FeCl3溶液（用浓盐酸酸化）中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色．短时间内发现溶液颜色变成浅绿色． |
（6）综合上述实验探究过程，可以获得的实验结论：
I．SO2与FeCl3溶液反应生成红棕色中间产物Fe（HSO3）2+离子；
Ⅱ．红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
Ⅲ．加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间．
