Question

【題目】銅及其化合物在工業(yè)上有許多用途。回答下列問題：

（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MnO2、S和_________（寫化學(xué)式）。

②“除鐵”這一步反應(yīng)在25℃進行，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__________mol/L。（已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20）

③“沉錳”（除Mn2+）過程中反應(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）某實驗小組同學(xué)用電化學(xué)原理模擬濕法煉銅，進行了一系列探究活動。

①如下左圖為某實驗小組設(shè)計的原電池裝置，鹽橋內(nèi)裝載的是足量用飽和氯化鉀溶液浸泡的瓊脂，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差6.00 g，則導(dǎo)線中通過了________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，則甲、乙兩池電解質(zhì)溶液的總質(zhì)量與實驗開始前的電解質(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”)

Answer 1

【答案】（1）①MnO2(1分) SiO2（1分）；②2.2（2分）

③Mn2+ +HCO3-+NH3＝MnCO3↓+ NH4+（2分）；④(NH4)2SO4（1分）

（2）①0.1（2分）；0.4（2分） ②增大（1分）；陰（1分）

【解析】

試題分析：（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，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過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)量與實驗開始前的電解質(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n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。