Question

【题目】辉铜矿的主要成分是Cu2S，可用于制取金属铜和铜盐。

(1)己知部分反应的热化学方程式如下：

C(s)+S2(g)=CS2(g) ΔH1=akJ·mol-1

Cu2S(s)+H2(g)=2Cu(s)+H2S(g) ΔH2=bkJ·mol-1

2H2S(g)=2H2(g)+S2(g) ΔH3=ckJ·mol-1

则C(s)+2Cu2S(s)=4Cu(s)+CS2(g)的ΔH=_________kJ·mol-1（用含 a、b、c 的代数式表示）。

(2)从辉铜矿中浸取铜元素，可用FeCl3作浸取剂。

①反应Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，每生成1mol CuCl2,反应中转移电子的数目为_______；浸取时，在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度。有关反应的离子方程式是______________。

②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素的浸取率的变化见如图。其原因是_____________。

③353K时，向FeCl3浸取液中加入CuCl2，能加快铜元素的浸取速率，其反应原理可用化学方程式表示为：__________，CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。

(3)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见如图。转化时正极的电极反应式为_________________。

(4)CuCl悬浊液中加入Na2S，发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq) Cu2S(s)+2Cl-(aq)，该反应的平衡常数K= ________[己知Ksp(CuCl)=1.2×l0-6，Ksp(Cu2S)=2.5×l0-43]。

Answer 1

【答案】 a+2b+c 2mol 或 1.204×1024 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取 Cu2S+2CuC12=4CuC1+S 2CuFeS2+6H++2e_=Cu2S+2Fe2++3H2S↑ 5.76×1030

【解析】本题以无机物质的制备为题材，综合考查热化学、电化学、化学平衡及离子反应等重要的知识点，根据所学的相关知识及原理解答。

(1)将以上4个反应依次编号为a、b、c、d，通过化学方程式的相加减可得d=a+2b+c，根据盖斯定律有ΔH=（a+2b+c）kJ·mol-1，答案为a+2b+c

(2)①Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S反应中，FeCl3作氧化剂，生成Imol CuCl2，反应2molFeCl3，得到电子也即转移电子数目为2*（2-1）mol=2mol或2*6.02*1023=1.204*1024；在有氧条件下，生成的Fe2+又可被氧化为Fe3+，从而维持较高的浓度，发生的反应为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

②未洗硫时，硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取；洗去硫时，增大Cu2S与FeCl3浸取液的接触面积，浸出效率高。答案为：未洗硫时，硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取。

③反应液中加入CuCl2，生成物中又生成CuCl2，所以CuCl2起催化剂的作用，发生的第一步反应：Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S 。

(3)该装置为原电池，根据电子的流向可知CuFeS2得到电子做正极，电解质为酸性溶液，电极方程式为：2CuFeS2+6H++2e--=Cu2S+2Fe2++3H2S↑

(4)K=c2(Cl-)/c(S 2-)=c2(Cl-)*c2(Cu+)/c(S 2-)c2(Cu+)=K2sp(CuCl)/Ksp(Cu2S)

=(1.2×l0-6)2/2.5×l0-43=5.76×1030