题目内容
9.某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和大量脉石(SiO2),现采用酸浸法从矿石中提取铜,其流程图如下:已知:①当矿石中三氧化二铁含量太低时,可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜;②反萃取后的水层是硫酸铜溶液,Cu2+浓度约为50g/L.回答下列问题:
(1)矿石用稀硫酸浸出过程中氧化亚铜发生的反应为:Cu2O+2H+═Cu2++Cu+H2O;请写出该过程中发生的另一个氧化还原反应的离子方程式:Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+.
(2)写出用惰性电极电解水层的电解总反应方程式:2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O2↑+2Cu+2H2SO4.
(3)循环中反萃取剂B的主要成分是H2SO4.
(4)某铜矿石样品中,若仅含氧化亚铜、三氧化二铁和脉石三种物质.取该矿石样品200.0g,用100mL1.0mol•L-1H2SO4溶液浸取后,还需加入10mL 1.0mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液才能使铜全部浸出,浸取液经充分电解后可得到 6.4gCu.求铜矿石样品中氧化亚铜和氧化铁的质量分数?
分析 (1)氧化铜、三氧化二铁均可以和强酸发生反应生成盐和水,金属铜和三价铁之间发生氧化还原反应;
(2)水层为硫酸铜溶液,电解硫酸铜溶液生成铜、硫酸和氧气;
(3)反萃取后的水层是硫酸铜溶液,由电解知生成硫酸,所以循环中反萃取剂B是硫酸;
(4)依据反应过程中铜元素守恒计算氧化亚铜含量;依据氧化还原反应的电子守恒计算氧化铁的质量分数.
解答 解:(1)矿石用稀硫酸浸出过程中氧化亚铜发生的反应为,Cu2O+2H+═Cu2++Cu+H2O;金属铜和三价铁之间发生氧化还原反应;反应的离子方程式为:Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+;
故答案为:Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+;
(2)水层为硫酸铜溶液,电解硫酸铜溶液生成铜、硫酸和氧气,发生反应的方程式为:2CuSO4+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O2↑+2Cu+2H2SO4;
故答案为:2CuSO4+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O2↑+2Cu+2H2SO4 ;
(3)反萃取后的水层是硫酸铜溶液,由电解知生成硫酸,所以循环中反萃取剂B是硫酸;
故答案为:H2SO4;
(4)取该矿石样品200.0g,用100mL1.0mol•L-1H2SO4溶液浸取后,还需加入10mL 1.0mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液才能使铜全部浸出,浸取液经充分电解后可得到 6.4gCu;依据铜元素守恒氧化亚铜中的铜元素最后生成铜,铜Cu物质的量=$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol;氧化亚铜物质的量为0.05mol;质量为0.05mol×144g/mol=7.2g;Cu2O%=$\frac{7.2g}{200g}$×100%=3.6%;依据氧化还原反应电子守恒Fe3+~Cu+~Cu计算得到:n(Fe3+)=0.1mol;原样品中铁元素物质的量为=0.1mol-0.02mol=0.08mol;
所以Fe2O3物质的量为:0.04mol,质量分数=$\frac{0.04mol×160g/mol}{200g}$×100%=3.2%,
答:Cu2O的质量分数:3.6%; Fe2O3的质量分数:3.2%.
点评 本题看似考察酸浸法从矿石中提取铜这样一个复杂的工艺流程,实际上考察了常见金属及其化合物的性质、电解精炼铜,及对有机物结构的结构分析,题目难度较大.
①原子半径A<B
②离子半径A>B
③原子序数A>B
④原子最外层电子数A<B
⑤A的最高正价与B的负价绝对值一定相等.
| A. | ①② | B. | ③④ | C. | ③⑤ | D. | ③④⑤ |
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | |
| 盐酸液的体积 (mL) | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 样品(g) | 3.32 | 4.15 | 5.81 | 7.47 |
| 二氧化碳的体积 (mL) | 672 | 840 | 896 | 672 |
(2)领取3.32g化合物X样品于300℃加热分解至完全(Na2CO3不分解),产生CO2112mL(标准状况)和水0.45g,化合物X的化学式2Na2CO3•NaHCO3•2H2O.
样品$→_{①△}^{足量硫酸}$溶液Ⅰ$→_{②}^{H_{2}O_{2}}$溶液Ⅱ$→_{调PH=5}^{③CuO}$浊液$→_{过滤}^{④}$滤液Ⅲ$→_{冷却结晶}^{蒸发浓缩}$ $→_{洗涤}^{过滤}$CuSO4•5H2O晶体.
| A. | 用18mol/L浓硫酸配制溶解所用4mol/L的稀硫酸,玻璃仪器一般只有3种 | |
| B. | 利用Cu(OH)2替代CuO也可调试溶液pH不影响实验结果 | |
| C. | 洗涤晶体:向滤出晶体的漏斗中加少量水浸没晶体,自然流下,重复2-3次 | |
| D. | 若要用实验测定所得硫酸铜晶体中结晶水的数目要用到坩埚和坩埚钳 |
| A. | 它易与氧气反应 | B. | 它遇水不反应 | C. | 它难溶于水 | D. | 它比水重 |
| A. | PCl3和H2O分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构 | |
| B. | HBr的电子式为 | |
| C. | 3.4 g氨气中含有0.6NA个N-H键 | |
| D. | 78 g Na2O2晶体中所含阴、阳离子个数均为4NA |