Question

（16分）輝銅礦是冶煉銅的重要原料。
（1）工業上冶煉粗銅的某種反應為：Cu₂S+O₂＝2Cu+SO₂
①當產生標況下11.2L氣體時，轉移電子數目為     ；
②將粗銅進行電解精煉，粗銅應與外電源的            極相接；若精煉某種僅含雜質鋅的粗銅，通電一段時間后測得陰極增重ag，電解質溶液增重bg，則粗銅中含鋅的質量分數為           ；
（2）將輝銅礦、軟錳礦做如下處理，可以制得堿式碳酸銅：

①銅單質放置于潮濕空氣中，容易生成堿式碳酸銅，反應化學方程式是              ；
②步驟Ⅱ中，碳酸氫銨參與反應的離子方程式為                               ；
③步驟Ⅰ中發生如下3個反應，已知反應i)中生成的硫酸鐵起催化作用。請寫出反應iii)的化學方程式。
i)Fe₂O₃+3H₂SO₄ ＝Fe₂(SO₄)₃+3H₂O
ii) Cu₂S+ Fe₂(SO₄)₃ ＝CuSO₄+CuS+2FeSO₄
iii)                                              
④步驟Ⅱ中調節pH后的溶液中，銅離子濃度最大不能超過       mol/L。
（已知K_sp[(Cu(OH)₂)]＝2×10^－a）

Answer 1

（1）3N_A  （2）正 ③  （2）①2Cu＋O₂＋CO₂＋H₂O＝Cu₂(OH)₂CO₃     ②HCO₃^－＋H^＋＝H₂O＋CO₂↑
③iii)MnO₂＋2FeSO₄＋2H₂SO₄＝MnSO₄＋Fe₂(SO₄)₃＋2H₂O  ④2×10^21－a

試題分析：（1）①根據反應Cu₂S+O₂＝2Cu+SO₂可知，反應中氧元素化合價和銅元素化合價降低，只有硫元素的化合價從－2價升高到＋4價，失去6個電子，所以當產生標況下11.2L氣體即0.5mol二氧化硫時，轉移電子物質的量是0.5mol×6＝3mol，其數目為3N_A。
②將粗銅進行電解精煉，粗銅應與外電源的正極相接；若精煉某種僅含雜質鋅的粗銅，通電一段時間后測得陰極增重ag，增加的質量即為析出的銅，電解質溶液增重bg，設參加反應的鋅和銅的質量分別是mg、ng，則m+n-a=b，根據電子守恒可知 ，解得m＝65b，則粗銅中含鋅的質量分數為 ＝。
（2）①銅單質放置于潮濕空氣中，容易與氧氣、水、二氧化碳等結合生成堿式碳酸銅為生銹，反應化學方程式是2Cu＋O₂＋CO₂＋H₂O＝Cu₂(OH)₂CO₃。
②步驟Ⅱ是調節溶液pH的，因此碳酸氫銨與氫離子反應，則反應的離子方程式為HCO₃^－＋H^＋＝H₂O＋CO₂↑。
③硫酸鐵起催化作用，則第二步中生成的硫酸亞鐵需要在第三步中重新被氧化生成硫酸鐵，因此反應的化學方程式為MnO₂＋2FeSO₄＋2H₂SO₄＝MnSO₄＋Fe₂(SO₄)₃＋2H₂O。
④溶液的pH＝3.5，則溶液中氫氧根濃度是10^－10.5mol/L，所以根據氫氧化銅的溶度積常數可知，銅離子的濃度不能超過 ＝2×10^21－a mol/L。