以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎Ⅱ.采用如下装置进行电化

以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎Ⅱ.采用如下装置进行电化

题型:不详难度:来源:
以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:
2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H(水相)
分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2 + 4H= Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H
① 阳极区硫酸铁的主要作用是       
② 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是       
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式       
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是       ;加入有机萃取剂的目的是       
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是       
(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是       
答案
(16分)
(1)①吸收硫化氢气体,防止环境污染(1分)
②Fe2+- e→Fe3+(1分)
(2)2H++2 e→H2↑  Cu2++2e→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分)
(3)分液漏斗 (1分)
富集Cu2+分离Cu2+与其它金属阳离子 (2分,每个要点1分)
(4)增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+ 2H(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生(1分)
(5) c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)(2分)
解析

试题分析:
(1)根据反应:CuFeS2 + 4H= Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H①可知硫酸铁作用为吸收硫化氢气体,防止环境污染;②吸收硫化氢气体要消耗Fe3+ ,而其浓度不变必须Fe2+在阳极放电:Fe2+- e→Fe3+
(2)根据题中现象和离子放电规律可知:2H++2 e→H2↑ 
Cu2++2e→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分)
(3)分离互不相容的液体要使用分液漏斗 ;
萃取的作用在于富集Cu2+,分离Cu2+与其它金属阳离子。
(4)根据题意可知:增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生。
(5)电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g时,相当于等浓度的CuSO4和硫酸的混合液,其中Cu2+部分水解,得c(H+)>c(SO2- 4)>c(Cu2+)>c(OH-)。
举一反三
铁皮表面镀锌是钢铁防锈的常用方法,电镀过程中正确的是
A.电镀时铁皮连接电源正极B.电镀时锌块发生氧化反应
C.电镀液中Zn2+浓度明显下降D.电镀液中电子由铁流向锌

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如图,用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时,下列叙述错误的是
A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充
B.产品烧碱溶液从阴极区流出
C.产品烧碱比未用离子交换膜时更纯
D.每转移NA个电子理论上可生成0.5mol 烧碱

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海水淡化的方法有多种,如蒸馏法、电渗析法等。电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子交换的方法,其原理如图所示。己知海水中含Na+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,电极为惰性电极。下列叙述中正确的是
A.B膜是阴离子交换膜
B.通电后,海水中阳离子往a电极处运动
C.通电后,a电极的电极反应式为:4OH--4e-=O2↑+2H2O
D.通电后,b电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀

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下图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程。

(1) 硫酸铜溶液一般呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性,原因是________    (用离子方程式表示)。写出电解硫酸铜溶液的化学方程式:______________(电解过程中,始终无氢气产生)。
(2)细菌冶金又称微生物浸矿,是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。细菌冶铜与火法冶铜相比,优点为________________(写出一点即可)。

(3) 用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液。电解浓的氯化铜溶液时发现阴极有金属铜生成,同时阴极附近会出现棕褐色溶液。而电解硫酸铜溶液时,没有棕褐色溶液生成。下面是关于棕褐色溶液成分的探究
①有同学认为,阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果,你认为他的猜测是否正确?________(填“正确”或“不正确"),原因是__________
资料1:
一般具有混合价态(指化合物中同一元素存在两种不同的化合价,如Fe3O4中的 Fe元索)的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深。
资料2:
CuCl微溶于水,能溶于浓盐酸。
②猜想:棕褐色溶液中可能含有的离子是________(填3种主要离子符号)。
③验证猜想:完成实验方案(配制棕褐色溶液)。
取少量________固体于试管中,加入________使其溶解,再加入________溶液,观察现象。
④已知电解前,U形管中加入了________100mL0.5 mol . L1 CuCl2溶液,电解结朿时电路中一共转移了 0.03 mol电子,且阴极生成0. 64 g铜,则形成的低价阳离子的物质的量为________mol。
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在下图装置中,若通电一段时间后乙装置左侧电极质量增加,则下列说法错误的是(    )
A.乙中左侧电极反应式:Cu2++2e-=Cu
B.电解过程中装置丙的pH无变化
C.向甲中通人适量的HCl气体,可使溶液恢复到电解前的状态
D.当甲装置中产生标准状况下4.48 L气体时,Cu电极上质量增加43.2 g

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