Question

现代社会中铜在不同领域有广泛的应用。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，其工艺流程图如下。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手段。

已知：反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：

(1）矿石用稀硫酸处理过程中发生多步反应，除了发生Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O和Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O反应外，其它反应的离子方程式为____________________________________________。

(2)检验滤液中是否含有Fe³⁺的方法是____________________________________________________。

(3)“循环I”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，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l暴露在空气中发生反应的离子方程式________                                                             _____________。

(4）写出电解过程中阳极（惰性电极）发生反应的电极反应式 __________________。

(5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分的化学式是________________。

(6) 黄铜矿（主要成分CuFeS₂）是提取铜的主要原料，可采用火法溶炼工艺生产铜，该工艺的中间过程会发生反应：Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑。该反应中，_______ (填化学式)作还原剂，每生成1mol Cu，反应中转移电子的物质的量为____________。

 

Answer 1

【答案】

(1)CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu＝2Fe²⁺+Cu²⁺(每个方程2分)

(2)取少量滤液于试管中(1分)，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe³⁺，如果不变红，说明不含有Fe³⁺(1分)。

(3) 4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O  (4) 4OH^－-2e^－＝2 H₂O+ O₂↑

(5)H₂SO₄(1分，写名称不得分)  (6)Cu₂S(1分)；1mol(缺少单位扣1分)

【解析】

试题分析：（1）氧化亚铜、氧化铜、三氧化二铁均可以和强酸发生反应生成盐和水，Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O、CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O。铁离子具有氧化性，能氧化金属铜，则金属铜和三价铁之间发生氧化还原反应的离子方程式为Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+Cu²⁺。

（2）铁离子能和KSCN溶液反应使溶液显红色，据此可以检验铁离子，即取少量滤液于试管中，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe³⁺，如果不变红，说明不含有Fe³⁺。

（3）根据流程图可知，滤液中含有亚铁离子，因此“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，可分离出一种重要的晶体FeSO₄•7H₂O。由于亚铁离子具有还原性极易被氧化生成铁离子，所以暴露在空气中一段时间后，可被氧气氧化，反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O。

（4）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应。所以电解硫酸铜时，阳极上是氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-＝O₂↑+2H₂O。

（5）电极硫酸铜后有硫酸生成，因此“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是硫酸，化学式为H₂SO₄。

（6）根据反应可知Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑，Cu₂S中S元素化合价从－2价升高到＋4价，被氧化，Cu₂S是还原剂。根据方程式可知，铜元素的化合价从＋1价降低到0价，得到1个电子，所以每生成1mol Cu，反应中转移电子的物质的量为1mol。

考点：考查工艺流程图设计与评价、铁离子检验、氧化还原反应的判断和计算以及电化学原理的应用