Question

3．辉铜矿的主要成分是Cu₂S，可用于制取金属铜和铜盐．

（1）己知部分反应的热化学方程式如下：
C（s）+S₂（g）═CS₂（g）△H₁=akJ•mol^-1
Cu₂S（s）+H₂（g）═2Cu（s）+H₂S（g）△H₂=bkJ•mol^-1
2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H₃=ckJ•mol^-1
则C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g）的△H=a+2b+ckJ•mol^-1（用含 a、b、c 的代数式表示）．
（2）从辉铜矿中浸取铜元素，可用FeC₃作浸取剂．
①反应Cu₂S+4FeCl₃═2CuCl₂+4FeCl₂+S，每生成Imol CuCl₂，反应中转移电子的数目为2mol 或 1.204×10²⁴；浸取时，在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度．有关反应的离子方程式是4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O．
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素的浸取率的变化见图1．其原因是生成的硫覆盖在Cu₂S表面，阻碍浸取．
③353K时，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，能加快铜元素的浸取速率，其反应原理可用化学方程式表示为Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S、CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂
（3）辉铜矿可由黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）通过电化学反应转变而成，有关转化见图2．转化时正极的电极反应式为2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑．
（4）CuCl悬浊液中加入Na₂S，发生的反应为2CuCl（s）+S₂^-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），该反应的平衡常数K=5.76×10³⁰[己知K_sp（CuCl）=l.2×l0^-6，K_sp（Cu₂S）=2.5×l0^-43]．

Answer 1

分析 （1）根据题给热化学方程式结合盖斯定律可求算C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g） 的反应热；
（2）①化合价升高元素失电子，化合价降低元素得到电子，化合价升高数=化合价降低数=转移电子数；浸取时，在有氧环境下亚铁离子被氧化为铁离子；
②生成的硫覆盖在Cu₂S表面，阻碍浸取；
③353K时，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，氯化铜与硫化亚铜反应生成氯化亚铜，氯化亚铜与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜；
（3）利用原电池原理，负极失电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应；
（4）化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，2CuCl（s）+S₂^-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），结合溶度积计算．

解答 解：（1）①C（s）+S₂（g）═CS₂（g）△H₁=akJ•mol^-1
②Cu₂S（s）+H₂（g）═2Cu（s）+H₂S（g）△H₂=bkJ•mol^-1
③2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H₃=ckJ•mol^-1
由①+②×2+③可得：C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g）的△H=（a+2b+c）kJ•mol^-1，
故答案为：a+2b+c；
（2）①反应Cu₂S+4FeCl₃═2CuCl₂+4FeCl₂+S，反应中，FeCl₃中Fe元素的化合价由+3价降低为+2价，Cu₂S中Cu元素的化合价由+1价升高为+2价，硫元素的化合价由-2价升高为0价，化合价升高数=化合价降低数=转移电子数=4，每生成1mol CuCl₂，反应中转移电子的数目为2mol 或 1.204×10²⁴，浸取时，在有氧环境下亚铁离子被氧化，生成铁离子，反应的离子方程式为：4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2mol 或 1.204×10²⁴；4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O；
②浸取过程中，洗涤硫和洗去硫相比较，洗涤硫铜的浸取率偏低，原因为生成的硫覆盖在Cu₂S表面，阻碍浸取，
故答案为：生成的硫覆盖在Cu₂S表面，阻碍浸取；
③353K时，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，氯化铜与硫化亚铜反应Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S，生成的氯化亚铜与氯化铁反应CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，能加快铜元素的浸取速率，
故答案为：Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S、CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂；
（3）由黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）通过电化学反应转变而成，正极上得到电子发生还原反应，反应为：2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑，
故答案为：2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑；
（4）K_sp（CuCl）=l.2×l0^-6，K_sp（Cu₂S）=2.5×l0^-43]，2CuCl（s）+S^2-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），该反应的平衡常数K=$\frac{{C}^{2}（C{l}^{-}）}{C（{S}^{2-}）}$=$\frac{{{K}_{SP}}^{2}（CuCl）}{{K}_{SP}（C{u}_{2}S）}$=$\frac{（1.2×1{0}^{-6}）^{2}}{2.5×1{0}^{-43}}$=5.76×10³⁰，
故答案为：5.76×10³⁰．

点评 本题考查了反应热的计算、铁铜的性质、沉淀溶解平衡的计算，难点为（4）的计算，掌握盖斯定律的应用、氧化还原反应原理是解答关键，题目难度中等．