Question

【題目】如圖為某大型冶煉廠的冶煉加工的簡化工藝流程。

已知流程中“冶煉”的主要反應的化學方程式為Cu2S+O2 2Cu+SO2

(l)工業煉鐵的主要設備是煉鐵高爐，該設備中生成鐵的主要反應的化學方程式為________

(2)“冶煉”產生煙氣中的廢氣主要是 ___，從提高資源利用率和減排考慮，可將該煙氣回收制備____。

(3)電解法煉銅時，陽極是 ___（填“純銅板”或“粗銅板”）；粗銅中含有的金、銀以單的形式沉積在電解槽____（填“陽極”或“陰極”）的槽底，陰極的電極反應式是_____

(4)在精煉銅的過程中，電解質溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)會逐漸增大而影響進一步電解。

已知幾種物質的溶度積常數(Ksp)如下表：

調節電解液的pH是除去雜質離子的常用方法。根據上表中溶度積數據判斷，含有等物質的量濃度的Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液，隨著pH的升高，最先沉淀下來的離子是____。一種方案是先加入過量的H2O2，再調節pH到4左右。加入H2O2后發生反應的離子方程式為____。

Answer 1

【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 SO2 硫酸 粗銅板 陽極 Cu2++2e-=Cu Fe3+ 2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

【解析】

(l)工業上用一氧化碳還原氧化鐵來冶煉鐵，據此寫出反應方程式；

(2)根據Cu2S+O2 2Cu+SO2可知，可以看出煙氣中的主要廢氣是SO2，而SO2可以用于制備硫酸；

（3）電解法煉銅時，陽極是粗銅板，銅在陽極溶解，比銅活潑性差的金屬如金、銀以單質的形式沉在電解槽底部，形成陽極泥；

(4)通過表中數據可知Fe(OH)3溶度積最小，所以隨pH升高最先沉淀下來的離子是Fe3+；H2O2是強氧化劑，會把Fe2+ 氧化為鐵離子，據此寫出離子方程式。

(l)煉鐵高爐設備中生成鐵的主要反應的化學方程式為Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；綜上所述，本題答案是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。

(2)根據Cu2S+O2 2Cu+SO2可知，可以看出煙氣中的主要廢氣是SO2，而SO2可以用于制備硫酸，符合提高資源利用率和減排的目標；綜上所述，本題答案是：SO2，硫酸。

（3）電解法煉銅時，陽極是粗銅板，銅會放電生成銅離子，比銅活潑性差的金屬如金、銀以單質的形式沉在電解槽底部，形成陽極泥，方程式為Cu2++ 2e-=Cu；綜上所述，本題答案是：粗銅板；陽極；Cu2++ 2e-=Cu。

(4)Fe(OH)3的溶度積最小，假設各種金屬離子濃度均為1mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38=c(Fe3+)×c3(OH-)，c3(OH-)=4×10-38，c(OH-)≈10-13mol/L，c(H+)=10-1mol/L,pH=1; Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20= c(Cu2+)×c2(OH-)，c2(OH-)=2.2×10-20，c(OH-)≈10-10mol/L，c(H+)=10-4mol/L，pH=4.所以,各種金屬離子開始沉淀的pH最小的是Fe3+,所以隨pH升高最先沉淀下來的離子是Fe3+；H2O2是強氧化劑，能夠把Fe2+氧化為Fe3+，方程式為：2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；綜上所述，本題答案是：Fe3+；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。