Question

【题目】辉铜矿(主要成分Cu2S)作为铜矿中铜含量最高的矿物之一，可用来提炼铜和制备含铜化合物。

Ⅰ.湿法炼铜用Fe2(SO4)3溶液作为浸取剂提取Cu2+：

(1)反应过程中有黄色固体生成，写出反应的离子方程式______________________。

(2)控制温度为85℃、浸取剂的pH = 1，取相同质量的辉铜矿粉末分别进行如下实验：

实验	试剂及操作	3小时后Cu2+浸出率(%)
一	加入10mL 0.25mol·L-1Fe2(SO4)3溶液和5 mL水	81.90
二	加入10 mL0.25mol·L-1Fe2(SO4)3溶液和5mL 0.1mol·L-1H2O2	92.50

回答：H2O2使Cu2+浸出率提高的原因可能是__________。

(3)实验二在85℃后，随温度升高，测得3小时后Cu2+浸出率随温度变化的曲线如图。Cu2+浸出率下降的原因_________________。

(4)上述湿法炼铜在将铜浸出的同时，也会将铁杂质带进溶液，向浸出液中通入过量的O2并加入适量的CuO，有利于铁杂质的除去，用离子方程式表示O2的作用_________。解释加入CuO的原因是_____。

Ⅱ.某课题组利用碳氨液((NH4)2CO3、NH3·H2O)从辉铜矿中直接浸取铜。

其反应机理如下：

①Cu2S(s)2Cu+(aq) +S2-(aq) (快反应)

②4Cu++O2+2H2O4Cu2++4OH- (慢反应)

③Cu2++4NH3·H2OCu(NH3)42++4H2O(快反应)

(5)提高铜的浸出率的关键因素是 ________。

(6)在浸出装置中再加入适量的(NH4)2S2O8，铜的浸出率有明显升高，结合平衡移动原理说明可能的原因是__________。

Answer 1

【答案】 H2O2把生成Fe2+又氧化为Fe3+，c(Fe3+)的浓度增大，反应速率加快 温度升高， H2O2发生了分解 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 由于浸取剂的pH = 1，加入适量的CuO，不引入其它杂质离子，消耗H+有利于控制溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀 提高慢反应的速率，即提高Cu+的氧化速率 S2O82-的氧化性比O2强，使慢反应的速率加快，促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动，同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+，NH4+与慢反应产生的OH-结合，c(OH-)的浓度降低，有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动

【解析】

Ⅰ.(1)反应过程中有黄色固体生成，说明Cu2S与Fe2(SO4)3反应产生了硫单质，据此写离子方程式；

(2) H2O2具有氧化性；

(3)温度高，H2O2易分解；

(4) O2的可以将亚铁离子氧化；加入CuO的不引入其它杂质离子，消耗H+有利于控制溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀；

Ⅱ.(5)根据反应机理，提高铜的浸出率的关键在慢反应；

(6)根据(NH4)2S2O8的性质分析作答。

Ⅰ.(1)反应过程中有黄色固体生成，说明Cu2S与Fe2(SO4)3反应产生了硫单质，则离子方程式为，故答案为：；

(2) 浸出过程中铁离子变为亚铁离子，H2O2具有氧化性，可以再使亚铁离子氧化为铁离子，加快反应速率，故答案为：H2O2把生成Fe2+又氧化为Fe3+，c(Fe3+)的浓度增大，反应速率加快；

(3)H2O2受热易分解，故答案为：温度升高， H2O2发生了分解；

(4) O2可以将亚铁离子氧化，离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；加入CuO的不引入其它杂质离子，消耗H+有利于控制溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，故答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；由于浸取剂的pH = 1，加入适量的CuO，不引入其它杂质离子，消耗H+有利于控制溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀；

Ⅱ.(5)根据反应机理，反应有快慢之分，提高铜的浸出率的关键在慢反应，故答案为：提高慢反应的速率，即提高Cu+的氧化速率；

(6)(NH4)2S2O8电离为S2O82-和NH4+，S2O82-的氧化性比O2强，使慢反应的速率加快，促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动，同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+，NH4+与慢反应产生的OH-结合，c(OH-)的浓度降低，有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动，故答案为：S2O82-的氧化性比O2强，使慢反应的速率加快，促使Cu2S沉淀溶解平衡正向移动，同时(NH4)2S2O8电离产生NH4+，NH4+与慢反应产生的OH-结合，c(OH-)的浓度降低，有利于慢反应及Cu2S沉淀溶解平衡正向移动。