Question

【題目】銅及其化合物在工業(yè)上有許多用途。回答下列問(wèn)題：

（1）某工廠以輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如下：

①浸取反應(yīng)中氧化劑的化學(xué)式為________；濾渣I的成分為Mn02、S和_______(寫化學(xué)式)。

②“除鐵”這一步反應(yīng)在25℃進(jìn)行，加入試劑A調(diào)節(jié)溶液pH為4后，溶液中銅離子最大濃度不超過(guò)_________mol/L。（已知Ksp[Cu(OH)2] =2.2×l0-20。）

③“沉錳”（除Mn2+)過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式___________。

④濾液Ⅱ經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽主要是________（寫化學(xué)式）。

（2）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)用電化學(xué)原理模擬濕法煉銅，進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。

①如下左圖為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的原電池裝寘，鹽橋內(nèi)裝載的是足量用飽和氯f(wàn)t鉀溶液浸泡的瓊脂，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差6.00g，則導(dǎo)線中通過(guò)了___mol電子，若不考慮甲、乙兩池電解質(zhì)溶液中的離子向鹽橋中移動(dòng)，則甲、乙兩池電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)開始前的電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量相差________g。

②其他條件不變，若將鹽橋換成光亮的U形彎銅絲浸入甲池與乙池，如上右圖所示，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與先前一樣，但偏轉(zhuǎn)角度明顯減小。一段時(shí)間后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一層紫紅色固體，則甲池銅絲附近溶液的pH ___(填“減小”、“增大”或“不變”），乙池中石墨為___極(填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽(yáng)”）

Answer 1

【答案】 MnO2 SiO2 2.2 Mn2+ +HCO3-+NH3＝MnCO3↓+ NH4+ (NH4)2SO4（ 0.1 0.4 增大 陰

【解析】（1）①由濾渣1的成份可知反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4＝S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)降低，被還原，MnO2為氧化劑，因二氧化硅與酸不反應(yīng)，則濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和SiO2；②加入的試劑A應(yīng)用于調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)鐵離子的水解，但不能引入雜質(zhì)，因最后要制備堿式碳酸銅，則可加入氧化銅、氫氧化銅等，溶液pH=4，c（OH-）＝10-10mol/L，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，則溶液中銅離子濃度： mol/L＝2.2mol/L；③“沉錳”（除Mn2+）過(guò)程中，加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Mn2+ +HCO3-+NH3 ＝MnCO3↓+ NH4+；④濾液Ⅱ主要是硫酸銨溶液，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到硫酸銨晶體；（2）①圖2為原電池反應(yīng)，鐵為負(fù)極，發(fā)生：Fe-2e-＝Fe2＋，石墨為正極，發(fā)生Cu2++2e-＝Cu，總反應(yīng)式為Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差6g，則

Fe+Cu2+═Fe2++Cu 兩極質(zhì)量差△m 轉(zhuǎn)移電子

56g 64g 56g+64g=120g 2mol

6 g n

解得n＝0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol；

甲池中溶解鐵的質(zhì)量為：0.05mol×56g/mol=2.8g，溶液質(zhì)量增加2.8g乙池中析出銅的質(zhì)量為：0.05mol×64g/mol＝3.2g，溶液減少3.2g，則甲、乙兩池電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)開始前的電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量相差3.2g-2.8g=0.4g；

②其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成U型，則乙裝置是電解池，甲裝置是原電池，鐵為負(fù)極，發(fā)生：Fe-2e-＝Fe2＋，Cu絲是正極，正極發(fā)生 O2+2H2O+4e-＝4OH-，呈堿性，則甲池銅絲附近溶液的pH增大，乙池中與銅線相連石墨電極是陽(yáng)極，該極上發(fā)生的反應(yīng)式為2Cl--2e-＝Cl2↑，與鋅相連石墨電極是陰極，發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-＝Cu。