Question

某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和大量脈石（SiO₂），現(xiàn)采用酸浸法從礦石中提取銅，其流程圖如下：

已知：①當(dāng)?shù)V石中三氧化二鐵含量太低時(shí)，可用硫酸和硫酸鐵的混合液浸出銅；②反萃取后的水層是硫酸銅溶液，Cu²⁺濃度約為50g/L．回答下列問(wèn)題：
（1）礦石用稀硫酸浸出過(guò)程中氧化亞銅發(fā)生的反應(yīng)為：Cu₂O+2H⁺═Cu²⁺+Cu+H₂O；請(qǐng)寫(xiě)出該過(guò)程中發(fā)生的另一個(gè)氧化還原反應(yīng)的離子方程式：

Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺

．
（2）萃取劑A是一類稱作為肟類的有機(jī)化合物，如N-510、N-530等．某肟類化合物A的分子結(jié)構(gòu)中僅含n₁個(gè)-CH₃、n₂個(gè)-OH 和n₃個(gè)三種基團(tuán)，無(wú)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，三種基團(tuán)的數(shù)目關(guān)系為n₃=

n₁+n₂-2

．若A的相對(duì)分子質(zhì)量為116，分子結(jié)構(gòu)中碳原子跟碳原子相連接，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃

．
（3）寫(xiě)出電解過(guò)程中陽(yáng)極（惰性電極）發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：

4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O

．
（4）循環(huán)中反萃取劑B的主要成分是

H₂SO₄

．
（5）某銅礦石樣品中，若僅含氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石三種物質(zhì)．取該礦石樣品200.0g，用100mL1.0mol?L^-1H₂SO₄溶液浸取后，還需加入10mL 1.0mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃溶液才能使銅全部浸出，浸取液經(jīng)充分電解后可得到 6.4gCu．求銅礦石樣品中氧化亞銅和氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

Answer 1

分析：（1）氧化銅、三氧化二鐵均可以和強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，金屬銅和三價(jià)鐵之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（2）肟類的有機(jī)化合物是具有肟基（C=NOH）的有機(jī)化合物；
（3）電解精煉銅，陽(yáng)極放電離子是OH^-；
（4）反萃取后的水層是硫酸銅溶液，由電解知生成硫酸，所以循環(huán)中反萃取劑B是硫酸；
（5）依據(jù)反應(yīng)過(guò)程中銅元素守恒計(jì)算氧化亞銅含量；依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解：（1）礦石用稀硫酸浸出過(guò)程中氧化亞銅發(fā)生的反應(yīng)為，Cu₂O+2H⁺═Cu²⁺+Cu+H₂O；金屬銅和三價(jià)鐵之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)的離子方程式為：Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：：Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）-CH₃、-OH是端頭基，  是分子的骨架，一個(gè)就需多一個(gè)端頭基，加上鏈?zhǔn)孜驳膬蓚�(gè)端頭基，共需端頭基n₃+2，即n₃+2=n₁+n₂；n₃=n₁+n₂-2； 
依據(jù)分析判斷出的取代基，若A的相對(duì)分子質(zhì)量為116，分子結(jié)構(gòu)中碳原子跟碳原子相連接，得到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
故答案為：n₁+n₂-2；CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
（3）電解過(guò)程中陽(yáng)極（惰性電極）放電的是氫氧根離子失電子生成氧氣，發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；
故答案為：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；
（4）反萃取后的水層是硫酸銅溶液，由電解知生成硫酸，所以循環(huán)中反萃取劑B是硫酸；
故答案為：H₂SO₄；
（5）取該礦石樣品200.0g，用100mL1.0mol?L^-1H₂SO₄溶液浸取后，還需加入10mL 1.0mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃溶液才能使銅全部浸出，浸取液經(jīng)充分電解后可得到 6.4gCu；
依據(jù)銅元素守恒氧化亞銅中的銅元素最后生成銅，銅Cu物質(zhì)的量=

6.4g

64g/mol

=0.1mol；氧化亞銅物質(zhì)的量為0.05mol；質(zhì)量為0.05mol×144g/mol=7.2g；
Cu₂O%=

7.2g

200g

×100%=3.6%；依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒Fe³⁺～Cu⁺～Cu計(jì)算得到：n（Fe³⁺）=0.1mol；原樣品中鐵元素物質(zhì)的量為=0.1mol-0.02mol=0.08mol；
所以Fe₂O₃物質(zhì)的量為：0.04mol，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.04mol×160g/mol

200g

×100%=3.2%；
故答案為：Cu₂O：3.6%； Fe₂O₃：3.2%；

點(diǎn)評(píng)：本題看似考察酸浸法從礦石中提取銅這樣一個(gè)復(fù)雜的工藝流程，實(shí)際上考察了常見(jiàn)金屬及其化合物的性質(zhì)、電解精煉銅，及對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，題目難度較大．