- 电解精炼铜
- 共129题
据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐，发生的反应为：4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2，上述反应中被氧化的元素是________。
(2)工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)
①分析下列表格（其中Ksp是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）
运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因__________________；
②步骤三中的具体操作方法是____________________。
(3)有人提出可以利用如图的装置从溶液B中提炼金属铜。该过程中右边电极的反应式是____________，总反应方程式是____________________。
(4)工业上冶炼铜的方法之一为：Cu2S(s)+2Cu2O(s)= 6Cu(s)+SO2(g) △H
已知：
①2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H=-12 kJ/mol
②2Cu(s)+S(s)=Cu2S(s) △H=-79.5 kJ/mol
③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-296.8 kJ/mol
则该法冶炼铜的反应中△H=________。
正确答案
(1)Fe、S或铁、硫
(2)①3.2≤pH<4.7；加入CuO与H+反应使c(H+) 减小，c(OH-)增大，使溶液中c(Fe3+)·C3(OH-)>
Ksp[Fe(OH)3]，导致Fe3+生成沉淀而除去；②蒸发浓缩，冷却结晶
(3)4OH--4e-=2H2O+O2↑；2CuSO4+2H2O
(4)-193.3 kJ/mol
用右图装置能达到粗铜精炼的目的．
（1）A烧杯是______（填〝电解池〞或〝原电池〞），B烧杯是______（填〝电解池〞或〝原电池〞）．
（2）其中B烧杯中应该盛______溶液．
（3）分别写出石墨棒和纯铜棒的电极反应式
石墨棒：______，
纯铜棒：______．
（4）若锌减少了0.65g，则纯Cu的质量增加了多少克？（写出计算过程）
正确答案
（1）A烧杯含有两个活泼性不同的电极，有自发的氧化还原反应，形成了闭合回路，存在电解质溶液，属于原电池装置，B烧杯就存在了外加电源，属于电解装置，故答案为：原电池；电解池；
（2）电解精炼铜时，电解质溶液必须是含有铜离子的可溶性的盐，如硫酸铜溶液或其它易溶性的铜盐等，故答案为：硫酸铜溶液或其它易溶性的铜盐；
（3）石墨棒是原电池的正极，发生电极反应为：2H++2e-=H2↑；纯铜棒是电解池的阴极，
电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：2H++2e-=H2↑；Cu2++2e-=Cu；
（4）在A烧杯中，金属锌电极发生的电极反应为：Zn-2e-→Zn，若锌减少了0.65g即0.01mol时，转移电子为0.02mol，在B烧杯中，纯铜电极发生的反应为：Cu2++2e-→Cu，当转移0.02mol电子时，则析出金属Cu的物质的量为0.01mol，质量为0.64g，
答：纯Cu的质量增加了0.64g．
由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000°C左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物，该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________，_________反射炉内生成炉渣的主要成分是____；
（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%~50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200°C左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是____；
（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极____（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为______；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_____。
正确答案
（1）2Cu2FeS2+O2
（2）2Cu2S+3O2
（3）c；Cu2++2e-=Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解液中
(1)以黄铜矿冶炼金属铜的过程中发生反应：2Cu2O＋Cu2S
(2)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Zn、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。在电解精炼铜时，电解液中除了硫酸铜外，往往再加入一些硫酸，其作用是_____________________。
(3)在精炼铜的过程中，电解液中c(Cu2+)逐渐下降，c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大，所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。下表为几种物质的溶度积。
某同学设计了如下除杂方案
试剂a是__________，其目的是______________________；根据溶度积该方案能够除去的杂质金属阳离子是______。操作①用到的玻璃仪器是____________。
(4)工业上通常用FeS除去废水中的Cu2+，写出该沉淀转化离子方程式__________________。
正确答案
(1)Cu2O、Cu2S
(2)增强电解液的导电性，抑制Cu2+的水解
(3)H2O2；将Fe2+氧化成Fe3+；Fe2+；漏斗、烧杯、玻璃棒
(4)Cu2+(aq)+FeS(s)＝CuS(s)+Fe2+(aq)
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