Question

（12分）浸出－萃取－電積法已成為銅濕法冶金的主要工藝過程。以黃銅銅為原料，采用電積法生產陰極銅生產線，主要生產工藝為：
黃銅銅→硫酸浸出→過濾→萃取→反萃→電積→陰極銅。
（1）浸出是用浸礦劑將銅礦石中的銅進入溶液中。據報道，有一種叫Thibacillus Ferroxidans的細菌在氧氣存在下，酸性溶液中，將黃銅礦氧化成硫酸鹽，寫出用硫酸浸出黃銅礦發生反應的離子方程式：                           。
（2）萃取是利用特效銅萃取劑在含銅、鐵及其堿性金屬離子的低濃度含雜浸出液中有選擇性地使銅離子萃入有機相，將銅離子與其它金屬離子有效地分離，并通過反萃取使低濃度銅離子的原液富集成適宜電積要求的硫酸銅溶液。萃取過程的化學平衡為：2RH＋Cu^2＋R₂Cu＋2H^＋。則萃取和反萃取進行的程度受         和          的影響。
（3）電積是將萃取富集后的銅溶液電解沉積出陰極銅。右圖為用惰性陽極電積陰極銅的裝置圖：

①在圖示方框中標出電源的正負極。
②寫出電積陰極銅的總反應                      。
（4）金屬銅長期露置于空氣中容易生銹，銅銹的主要成分為     ，請利用電化學原理畫出防止銅腐蝕的裝置圖。

Answer 1

⑴4CuFeS₂＋4H^＋＋17O₂＝4Cu^2＋＋4Fe^3＋＋8SO₄²＋2H₂O(2分)
⑵浸出液的pH(1分)  反萃取劑的酸度(1分)
⑶①(2分)
②2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋O₂↑＋2H₂SO₄(2分)      ⑷Cu₂(OH)₂CO₃(2分)
(2分)

⑴根據提供信息，該反應為黃銅礦、氧氣、硫酸發生氧化還原反應，生成硫酸銅、硫酸鐵和水。
⑵根據萃取和反萃取的化學平衡，進行的程度受萃取液的pH和反萃取劑的酸度的影響。
⑶電解硫酸銅溶液的反應為2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋O₂↑＋2H₂SO₄，陽極產生氧氣，與電源正極相連，陰極析出銅，與電源負極相連。
⑶銅銹的主要成分為Cu₂(OH)₂CO₃，要保護銅不受腐蝕，裝入可以讓銅作原電池的正極或電解池的陰極，即可分別利用犧牲陽極的陰極保護法和外接電源的陰極保護法防止金屬銅腐蝕。