Question

現代社會中銅在電氣、交通、機械和冶金、能源及石化工業、高科技等領域有廣泛的應用。某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石（Si0₂) ，現采用酸浸法從礦石中提取銅，其工藝流程圖如下。其中銅的萃取（銅從水層進人有機層的過程）和反萃取（銅從有機層進人水層的過程）是現代濕法煉銅的重要工藝手段。

已知：①Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu + H₂O；②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；③反萃取后的水層2是硫酸銅溶液。回答下列問題：
（1）礦石用稀硫酸處理過程中發生反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu + H₂O、
                       、                               。(寫出其中2個)
（2）“循環I”經多次循環后的水層1不能繼續循環使用，但可分離出一種重要的硫酸鹽晶體.若水層1暴露在空氣中一段時間后，可以得到另一種重要的硫酸鹽，寫出水層l暴露在空氣中發生反應的離子方程式                                           。
（3）“循環n”中萃取劑是一類稱作為肟類的有機化合物，如N－510、N－530等。某肟類化合物A的分子結構中僅含n₁個－CH₃、n₂個－OH和n₃個三種基團，無環狀結構，三種基團的數目關系為n₃＝                。若A的相對分子質量為116，上述基團連接時碳原子跟碳原子相連，則A的結構簡式是                  。
(4）寫出電解過程中陽極（惰性電極）發生反應的電極反應式                       。
（5）該工藝最大亮點是它符合下列原理                (填字母，下同)。
A．化學平衡     B．綠色化學     C．質量守恒     D．能量守恒
E．相似相溶     F．酸堿中和     G．氧化還原反應
（6）銅、銀、金是人類認識最早的三種金屬，因為很早就被人們用作錢幣，因而有“貨幣金屬”之稱。由于鐵的金屬性比銅、銀、金強，相對而言，人類認識鐵稍晚。某研究性學習小組為了證明鐵的金屬活動性比銅強，他設計了如下方案：①鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出；②鐵、銅和氯氣反應分別生成FeCl₃和CuCl₂；③足量的鐵粉和銅粉和濃硫酸反應生成FeSO₄和CuSO₄；④銅片置于FeCl₃溶液中銅片逐漸溶解；⑤把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，交用導線連接，鐵片上無氣泡產生，而銅片上有氣泡產生；⑥把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產生，而銅片上無氣泡產生。以上設計合理的有           。
A．兩種方案     B．三種方案     C．四種方案     D．五種方案

Answer 1

(1) CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O，Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O，Cu+2Fe³⁺+2Fe²⁺+Cu²⁺

(2)4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O
(3)n₃＝n₁+n₂-2
(4)4OH^- -4e^-＝2H₂O+O₂  (5)B（6）A

本題以“酸浸法從礦石中提取銅”為載體，考查學生對化學的環境價值、有機物化學鍵的計算、離子反應方程式書寫、電化學中極反應式的書寫、Cu、Fe及其化合物等知識的掌握情況，以及應用相關知識解決實際問題的能力，具有較強的綜合性。
礦石中含有氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石（Si0₂）等物質，其中氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵能與稀硫酸反應，但考生要注意氧化亞銅與稀硫酸生成的銅與三氧化二鐵與稀硫酸生成的Fe³⁺反應。得到的溶液中含有較多的Fe²⁺能被空氣中的氧化，要注意溶液是酸性的，H⁺參加反應。