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．

练习册系列答案
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13．测知某种卤代烃元素组成中含碳和溴的质量分数分别为12.8%和85.0%，已知该卤代烃相对分子质量为188，求该卤代烃的分子式．
14．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构．有关两元素的叙述，正确的是（　　）
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．①②B．③④C．③⑤D．③④⑤
11．某化合物X可看作由CO2和NaOH反应所得．为确定其组成，相关实验及数据如表所示：
 ⅠⅡⅢⅣ
盐酸液的体积
（mL）		30303030
样品（g）3.324.155.817.47
二氧化碳的体积
（mL）		672840896672
（1）用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2504mL．
（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．
4．实验用含有杂质（FeO、Fe2O3）的废CuO制备胆矾晶体经历下列过程，Fe3+在PH=5时已完全沉淀，其分析错误的是：（　　）
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
14．铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．
（1）某研究性学习小组设计了如图1所示装置探究钢铁的腐蚀与防护．在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是① （填装置序号），该装置中正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离予方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-．
（2）新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车．
电池反应为FePO4+Li$?_{充电}^{放电}$LiFePO4，电解质为含Li+的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电．该电池放电时Li+向正极移动（填“正”或“负”），负极反应为Li-e-=Li+，则正极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4．
（3）氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如图2：回答下列问题：
①操作I、Ⅱ的名称分别是过滤、洗涤．
②写出在空气中锻烧FeCO3的化学方程式4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2；
（4）有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定（5Fe2++MnO${\;}_{4}^{-}$+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O）．
a．称取2.850g绿矾 （FeSO4•7H2O）产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为 20.00mL．计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为0.9754．
1．实验室里将白磷放在水里保存，据此对白磷性质作出如下推测，不正确的是（　　）
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
18．在50mL 4mol/L的氢氧化钠溶液中，通入一定量的硫化氢，反应完毕，在常温减压条件下，用氮气把溶液吹干，得到白色固体7.92g，通过计算确定白色固体的组成及各组分的质量．
19．下列有关物质结构的说法正确的是（　　）
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

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