Question

19．銅在現(xiàn)代社會中的應用極其廣泛，某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石（SiO₂），現(xiàn)采用酸浸法從礦石中提取銅，其工藝流程如圖所示．其中銅的萃取（銅從水層進入有機層的過程）和反萃�。ㄣ~從有機層進入水層的過程）是現(xiàn)代濕法煉銅的重要工藝．

提示①Cu⁺在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應；②當?shù)V石中的氧化鐵含量太低時，可用硫酸和硫酸鐵的混合液浸出銅．
請回答下列問題
（1）礦石用稀硫酸處理的過程中，Cu₂O發(fā)生反應的離子方程式為Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，我國古代濕法煉銅的主要反應的離子方程式是Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（2）對水層2進行電解的過程中，請寫出兩極的反應式，陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極Cu²⁺+2e^-=Cu．
（3）經(jīng)多次循環(huán)后的水層1不能繼續(xù)循環(huán)使用，但可分離出一種重要的硫酸鹽晶體，該晶體的化學式是FeSO₄•7H₂O；若水層1暴露在空氣中一段時間后，可以得到另一種重要的硫酸鹽，寫出水層1暴露在空氣中發(fā)生反應的離子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．
（4）利用上述礦石直接通過還原法獲得的銅能否用于電子工業(yè)？否（填“能”或“否”），原因是含有大量雜質而影響銅的導電性．

Answer 1

分析 用稀硫酸處理礦石時，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應，脈石（SiO₂）不反應，過濾得到濾液中加入有機萃取劑分液得到有機層和水層Ⅰ，水層Ⅰ中的主要物質是硫酸亞鐵循環(huán)使用，有機層中加入反萃取劑分液得到水層2呈藍色說明萃取了銅離子，主要成分是硫酸銅電解硫酸銅溶液得到精銅和稀硫酸，有機萃取劑和稀硫酸循環(huán)使用；
（1）由題給信息知氧化亞銅在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應生成銅和硫酸銅，古代濕法煉銅的主要反應是鐵置換銅；
（2）水層2的主要成分是硫酸銅，電解硫酸銅溶液時，陽極是水電離出的OH^-放電產(chǎn)生氧氣，而陰極是Cu²⁺放電析出銅；
（3）水層1中的主要物質是硫酸亞鐵（用稀硫酸溶解時生成的銅與硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵和硫酸銅），經(jīng)過多次循環(huán)萃取后，由于硫酸亞鐵濃度過大，必須將其分離出，故該晶體是七水合硫酸亞鐵；硫酸亞鐵中的亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化，故放置在空氣中的溶液顏色會加深；
（4）因礦石中含有大量的雜質，若直接利用還原法所得的銅中含有大量的鐵及不能反應的二氧化硅等雜質，這樣的銅實際應用價值很小，不能用于制造導線及電子產(chǎn)品等．

解答 解：分析流程圖，用稀硫酸處理礦石時，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應，脈石（SiO₂）不反應，過濾得到濾液中加入有機萃取劑分液得到有機層和水層Ⅰ，水層Ⅰ中的主要物質是硫酸亞鐵循環(huán)使用，有機層中加入反萃取劑分液得到水層2呈藍色說明萃取了銅離子，主要成分是硫酸銅電解硫酸銅溶液得到精銅和稀硫酸，有機萃取劑和稀硫酸循環(huán)使用；
（1）用稀硫酸處理礦石時，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應，由題給信息知氧化亞銅在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應生成銅和硫酸銅，故氧化亞銅與稀硫酸反應的化學方程式為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，古代濕法煉銅的主要反應的離子方程式為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（2）水層2的主要成分是硫酸銅，電解硫酸銅溶液時，陽極是水電離出的OH^-放電產(chǎn)生氧氣，電極反應為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，而陰極是Cu²⁺放電析出銅，電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）水層1中的主要物質是硫酸亞鐵（用稀硫酸溶解時生成的銅與硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵和硫酸銅），經(jīng)過多次循環(huán)萃取后，由于硫酸亞鐵濃度過大，必須將其分離出，故該晶體是七水合硫酸亞鐵，化學式為FeSO₄•7H₂O，硫酸亞鐵中的亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化，故放置在空氣中的溶液顏色會加深，發(fā)生反應的離子方程式：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•7H₂O；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（4）因礦石中含有大量的雜質，若直接利用還原法所得的銅中含有大量的鐵及不能反應的二氧化硅等雜質，這樣的銅實際應用價值很小，不能用于制造導線及電子產(chǎn)品等．
故答案為：否；含有大量雜質而影響銅的導電性．

點評 本題考查了銅及其化合物的性質，金屬活動性強弱比較、物質的分離和提純、氧化還原反應的計算，涉及的方程式比較多，難度中等，需要認真分析、提取題中的信息．