Question

现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用．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：①Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；②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；③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反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O

CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O

、

Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，Cu+2Fe³⁺+2Fe²⁺+Cu²⁺，

（2）“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晶体．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

4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O

．
（3）“循环n”中萃取剂是一类称作为肟类的有机化合物，如N一510、N一530等．某肟类化合物A的分子结构中仅含n₁个-CH₃、n₂个-OH和n₃个三种基团，无环状结构，三种基团的数目关系为n₃=

n₁+n₂-2

．若A的相对分子质量为116，上述基团连接时碳原子跟碳原子相连，则A的结构简式是

（4）写出电解过程中阳极（惰性电极）发生反应的电极反应式

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂

（5）该工艺最大亮点是它符合下列原理

B

．
A．化学平衡 B．绿色化学 C．质量守恒 D．能量守恒  E．相似相溶  F．酸碱中和 G．氧化还原反应
（6）铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称．由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚．某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，他设计了如下方案：
①铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出；
②铁、铜和氯气反应分别生成FeCl₃和CuCl₂；
③足量的铁粉和铜粉和浓硫酸反应生成FeSO₄和CuSO₄；
④铜片置于FeCl₃溶液中铜片逐渐溶解；
⑤把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，交用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生；
⑥把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生．
以上设计合理的有

A

．
A．两种方案         B．三种方案        C．四种方案       D．五种方案．

Answer 1

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）一定条件下，硫酸亚铁经常以FeSO₄?7H₂O的形式存在，亚铁离子易被氧化为三价铁离子；
（3）根据各个基团的结构特点求算出n₃，根据A的相对分子质量写出A的最简式；
（4）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；
（5）该工艺过程无污染物生成；
（6）根据金属活动性强弱比较的判断方法分析．

解答：解：（1）氧化铜、三氧化二铁均可以和强酸发生反应生成盐和水，CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，金属铜和三价铁之间发生氧化还原反应，即Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案为：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）“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晶体FeSO₄?7H₂O，暴露在空气中一段时间后，可被氧气氧化，4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（3）-CH₃和一OH都会连到n₃，故满足的关系是：n₃=n₁+n₂-2； 由于A的相对分子质量为116，故A的结构简式是CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
故答案为：n₁+n₂-2；CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
（4）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，即4OH^--4e^-═O₂+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-═O₂+2H₂O；
（5）该工艺过程无污染物生成，符合绿色化学原理，故B正确，故答案为：B；
（6）①活泼性强的置换活泼性弱的，故①正确；
②铁、铜和氯气反应分别生成FeCl₃和CuCl₂，不能比较铁、铜的活泼性，故②错误；
③足量的铁粉和铜粉和浓硫酸反应生成FeSO₄和CuSO₄，不能比较铁、铜的活泼性，故③错误；
④铜片置于FeCl₃溶液中铜片逐渐溶解，说明三价铁离子氧化性大于二价铜离子，不能比较铁、铜的活泼性，故④错误；
⑤把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，交用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生，在原电池中铁作负极，所以铁的活泼性大于铜，故⑤正确；
⑥把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生，铁在浓硝酸中会钝化，不能比较铁、铜的活泼性，故⑥错误；
所以设计合理的方案有两种；故A正确；
故答案为：A．

点评：本题考查了铜及其化合物的性质，金属活动性强弱比较，物质的分离和提纯，涉及的方程式比较多，难度较大，需要认真分析、提取题中的信息．