Question

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

已知： ①當礦石中三氧化二鐵含量太低時，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。回答下列問題：
（1）礦石用稀硫酸浸出過程中氧化亞銅發生的反應為：Cu₂O+2H⁺===Cu²⁺+Cu+H₂O；請寫出該過程中發生的另一個氧化還原反應的離子方程式：                    。
（2）寫出用惰性電極電解水層的電解總反應方程式：                   。
（3）循環中反萃取劑B的主要成分是                   。
（4）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。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量分數？

Answer 1

（12分）（1）Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+ Cu²⁺（2分）
（2）2CuSO₄ + 2H₂O O₂↑+ 2Cu + 2H₂SO₄（2分）
（3）H₂SO₄（2分）  （4）Cu₂O：3.6% （3分）  Fe₂O₃：3.2%（3分）

試題分析：（1）氧化銅、三氧化二鐵均可以和強酸發生反應生成鹽和水，CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O。而金屬銅和三價鐵之間可以發生氧化還原反應，即Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+Cu²⁺。
（2）惰性電極電解硫酸銅的化學方程式是2CuSO₄ + 2H₂O O₂↑+ 2Cu + 2H₂SO₄。
（3）由于硫酸銅易溶在無機溶劑中，所以循環中反萃取劑B的主要成分是稀硫酸。
（4）電解后生成的銅的質量是6.4g，物質的量是0.1mol，則根據原子守恒可知氧化亞銅的物質的量是0.05mol，所以銅礦石樣品中氧化亞銅質量分數是；
根據方程式Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O，反應中生成的銅是0.05mol。則根據Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+ Cu²⁺可知與銅反應的硫酸鐵是0.05mol，其中有0.01L×1.0mol/L＝0.01mol硫酸鐵是另外加入的，則氧化鐵和稀硫酸反應生成的硫酸鐵是0.04mol，則氧化鐵的物質的量是0.04mol，所以氧化鐵的質量分數是。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，難易適中，側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，同時也注重對學生答題能力的培養和方法指導，有利于培養學生的邏輯思維能力和發散思維能力。該類試題是一類綜合性較強的試題，如元素及化合物性質和社會生活，環境保護，化學計算等知識。它不僅可考察學生對化學知識的理解程度，更重要的是培養學生的綜合分析能力和思維方法。