Question

【題目】銅及其化合物在工業上有許多用途。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)為原料制備不溶于水的堿式碳酸銅的流程如下：

①浸取反應中氧化劑的化學式為_______；濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和_________（寫化學式）。

②“除鐵”這一步反應在25℃進行，加入試劑A調節溶液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+）過程中反應的離子方程式__________________________ 。

④ 濾液Ⅱ經蒸發結晶得到的鹽主要是____________________ （寫化學式）。

（2）某實驗小組同學用電化學原理模擬濕法煉銅，進行了一系列探究活動。

①如下左圖為某實驗小組設計的原電池裝置，鹽橋內裝載的是足量用飽和氯化鉀溶液浸泡的瓊脂，反應前，電極質量相等，一段時間后，兩電極質量相差6.00 g，則導線中通過了________mol電子，若不考慮甲、乙兩池電解質溶液中的離子向鹽橋中移動，則甲、乙兩池電解質溶液的總質量與實驗開始前的電解質溶液的總質量相差__________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，電流計指針偏轉方向與先前一樣，但偏轉角度明顯減小。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”、“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的成份可知反應的化學方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反應中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，則濾渣Ⅰ的成分為MnO2、S和SiO2；

②加入的試劑A應用于調節溶液pH，促進鐵離子的水解，但不能引入雜質，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，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸銨晶體；

（2）①圖2為原電池反應，鐵為負極，發生：Fe-2e-＝Fe2＋，石墨為正極，發生Cu2++2e-＝Cu，總反應式為Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段時間后，兩電極質量相差6g，則

Fe+Cu2+═Fe2++Cu 兩極質量差△m 轉移電子

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

6 g n

解得n＝0.1mol，轉移電子的物質的量為0.1mol；

甲池中溶解鐵的質量為：0.05mol×56g/mol=2.8g，溶液質量增加2.8g乙池中析出銅的質量為：0.05mol×64g/mol＝3.2g，溶液減少3.2g，則甲、乙兩池電解質溶液的總質量與實驗開始前的電解質溶液的總質量相差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，鐵為負極，發生：Fe-2e-＝Fe2＋，Cu絲是正極，正極發生 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，該極上發生的反應式為2Cl--2e-＝Cl2↑，與鋅相連石墨電極是陰極，發生反應Cu2++2e-＝Cu。