Question

7．黃銅礦的濕法冶金技術(shù)，主要包括直接酸浸、氧化焙燒、硫酸化焙燒．工業(yè)上用惰性電極電解生產(chǎn)銅的流程如圖所示：
當(dāng)向溶液中加入精礦粉（不考慮黃銅礦中的其他雜質(zhì)）后，發(fā)生的反應(yīng)主要有：
CuFeS₂+4H⁺═Cu²⁺+Fe²⁺+2H₂S，F(xiàn)e³⁺+H₂S═2Fe²⁺+S↓+2H⁺．
（1）為了加快電化浸出速率，可以采取的措施有升高電壓、減少兩個(gè)電極的距離，通入空氣的作用是2Cu+O₂+4H+═2Cu²⁺+2H₂O（用離子方程式表示）．
（2）若忽略硫酸鐵的其他損耗，理論上在反應(yīng)中不需要（填“需要”或“不需要”）補(bǔ)充硫酸鐵，原因是Fe³⁺被還原后得到Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺在陽(yáng)極放電生成Fe³⁺，實(shí)現(xiàn)了浸出劑的循環(huán)．
（3）浸出液必須趁熱過(guò)濾，主要原因是防止硫酸銅晶體析出．
（4）浸出過(guò)程中常加入NaCl，一方面可以提供Cl^-以解決硫包裹問(wèn)題，抑制銅礦粉氧化過(guò)程中的鈍化，另一方面可以增加溶液中H⁺的活性和增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性．
（5）若電解200 mL 1 mol•L^-1的硫酸銅溶液，當(dāng)溶液的pH=0（假設(shè)溶液的體積沒(méi)有變化），此時(shí)電路中通過(guò)的電子數(shù)目為0.2N_A，溶液中的離子濃度大小順序?yàn)閏（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-），．

Answer 1

分析 （1）為了加快電化浸出速率可以升高電壓、減少兩個(gè)電極的距離等，通入空氣是在酸性溶液中氧化單質(zhì)銅生成銅鹽；
（2）若忽略硫酸鐵的其他損耗，理論上在反應(yīng)中鐵離子被還原為亞鐵離子，亞鐵離子在陽(yáng)極失電子會(huì)生成鐵離子；
（3）趁熱過(guò)濾防止晶體析出；
（4）出過(guò)程中常加入NaCl，一方面可以提供Cl^-以解決硫包裹問(wèn)題，抑制銅礦粉氧化過(guò)程中的鈍化，另一方面可以增加溶液中H⁺的活性和溶液導(dǎo)電性；
（5）電解硫酸銅溶液生成硫酸、銅和氧氣，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)，溶液中為生成的硫酸和剩余的硫酸銅溶液，據(jù)此判斷溶液中離子濃度大小；

解答 解：（1）為了加快電化浸出速率可以升高電壓、減少兩個(gè)電極的距離等，通入空氣是在酸性溶液中氧化單質(zhì)銅生成銅鹽，反應(yīng)的離子方程式為：2Cu+O₂+4H+═2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：升高電壓、減少兩個(gè)電極的距離；2Cu+O₂+4H+═2Cu²⁺+2H₂O；
（2）若忽略硫酸鐵的其他損耗，F(xiàn)e³⁺被還原后得到Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺在陽(yáng)極放電生成Fe³⁺，實(shí)現(xiàn)了浸出劑的循環(huán)，不需要補(bǔ)充硫酸鐵，
故答案為：不需要；Fe³⁺被還原后得到Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺在陽(yáng)極放電生成Fe³⁺，實(shí)現(xiàn)了浸出劑的循環(huán)；
（3）浸出液必須趁熱過(guò)濾，主要原因是防止硫酸銅晶體析出，
故答案為：防止硫酸銅晶體析出；
（4）出過(guò)程中常加入NaCl，一方面可以提供Cl^-以解決硫包裹問(wèn)題，抑制銅礦粉氧化過(guò)程中的鈍化，另一方面可以增加溶液中H⁺的活性和溶液導(dǎo)電性，
故答案為：增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性；
（5）若電解200 mL 1 mol•L^-1的硫酸銅溶液，當(dāng)溶液的pH=0（假設(shè)溶液的體積沒(méi)有變化），c（H⁺）=1mol/L，n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=$\frac{1}{2}$×0.2L×1mol/L=0.1mol，電解化學(xué)方程式：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，反應(yīng)生成銅0.1mol電子轉(zhuǎn)移總數(shù)0.2mol，此時(shí)電路中通過(guò)的電子數(shù)目為0.2N_A，溶液中為0.1molCuSO₄和0.1molH₂SO₄混合溶液中離子濃度大小為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-），
故答案為：0.2N_A；c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-），

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)提純分離過(guò)程分析，主要是物質(zhì)性質(zhì)、電解原理等知識(shí)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．