Question

【題目】以黃銅礦(主要成分是CuFeS2)為原料煉銅的方法為火法煉銅和濕法煉銅兩種。

(1)火法煉銅時產生大量SO2，根據原電池原理，稀硫酸作電解質溶液，使用惰性電極，一極通入SO2，另一極通入O2，治理SO2污染，負極反應的離子方程式為___________________________。

(2)火法煉銅的過程中，電解出銅制備精銅時產生的廢電解液中含有較多Ni2+和Pb2+，從廢電解液中除去Pb2+的方法是往其中通入H2S至飽和，使Pb2+轉化為硫化物沉淀（已知飽和H2S溶液中c(H2S)為0.1mol/L，≈10-20；Ksp(NiS)≈10-11）。若廢電解液的pH=5，為保證不生成沉淀，Ni2+濃度應控制在_________mol/L以下。

(3)近年來，濕法煉銅有了新進展，科學家發現有一種細菌在酸性水溶液、氧氣存在下，可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽。某工廠運用該原理生產銅和綠礬(FeSO4·7H2O)的工藝如圖：

①寫出反應的化學反應方程式：___________________________；如果對該反應進行高溫加熱，發現化學反應速率降低乃至反應停止，請簡述理由：___________________________。

②固體A的成分為___________________________。

③欲從濾液中獲得綠礬晶體，分離操作I因為_________、_________、過濾。

④寫出反應濕法煉銅的化學反應方程式：___________________________。

Answer 1

【答案】SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+ 1 4CuFeS2+17O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O 高溫，蛋白質變性，反應速率降低或反應停止 Fe(OH)3、CuO 蒸發濃縮 冷卻結晶 Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

【解析】

根據物質的制備流程分析解答；根據物質的分離、提純規則分析解答。

(1)依據2SO2+O2+2H2O==2H2SO4，酸性條件下，正極得到電子：4H++O2+4e-==2H2O，總反應方程式減去正極方程式得到負極方程式得：SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+，

故答案為：SO2-2e-+2H2O==SO42-+4H+；

(2)若廢電解液的pH=5，H2S飽和溶液中，c(H2S)為0.1mol/L，由已知條件的溶液中， 10-20，c(S2-)==mol/L=10-11mol/L，根據NiS的Ksp=c(S2-)×c(Ni2+)=10-11，可知c(Ni2+)＜Ksp(NiS)÷c(S2-)=1mol/L；

故答案為：1；

(3)①根據流程圖可得：4CuFeS2+17O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+4CuSO4+2H2O，其中細菌由蛋白質構成，高溫時蛋白質變性，反應速率降低或反應停止，

故答案為：高溫，蛋白質變性，反應速率降低或反應停止；

②由于加入過量氧化銅調節各溶液的pH，生成氫氧化鐵沉淀，則固體A是Fe(OH)3和過量的CuO，

故答案為：Fe(OH)3、CuO；

③獲得的濾液后，需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，最后得到綠礬晶體，

故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；

④濕法煉銅即是Fe和CuSO4發生置換反應，反應方程式為：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；

故答案為：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。