Question

輝銅礦是冶煉銅的重要原料．
（1）工業(yè)上冶煉粗銅的某種反應(yīng)為：Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂
①當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)況下11.2L氣體時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為

 

；
②將粗銅進(jìn)行電解精煉，粗銅應(yīng)與外電源的

 

極相接；若精煉某種僅含雜質(zhì)鋅的粗銅，通電一段時(shí)間后測(cè)得陰極增重ag，電解質(zhì)溶液增重bg，則粗銅中含鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)放置于潮濕空氣中，容易生成堿式碳酸銅，反應(yīng)化學(xué)方程式是

 

；
②步驟Ⅱ中，碳酸氫銨參與反應(yīng)的離子方程式為

 

；
③步驟Ⅰ中發(fā)生如下3個(gè)反應(yīng)，已知反應(yīng)i）中生成的硫酸鐵起催化作用．請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)（Ⅲ）的化學(xué)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(diào)節(jié)pH后的溶液中，銅離子濃度最大不能超過(guò)

 

mol?L^-1．（已知K_sp[（Cu（OH）₂）]=2×10^-a）

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）①根據(jù)電子守恒求轉(zhuǎn)移電子數(shù)目；
②將粗銅進(jìn)行電解精煉，粗銅應(yīng)與外電源的正極相接；若精煉某種僅含雜質(zhì)鋅的粗銅，通電一段時(shí)間后測(cè)得陰極增重ag，增加的質(zhì)量即為析出的銅，電解質(zhì)溶液增重bg，設(shè)參加反應(yīng)的鋅和銅的質(zhì)量分別是mg、ng，則m+n-a=b，根據(jù)電子守恒可知

m

65

+

n

64

=

a

64

，解得m=65b，則粗銅中含鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

65b

m+n

=

65a

a+b

；
（2）①銅單質(zhì)放置于潮濕空氣中，容易與氧氣、水、二氧化碳等結(jié)合生成堿式碳酸銅為生銹，反應(yīng)化學(xué)方程式是2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
②步驟Ⅱ是調(diào)節(jié)溶液pH的，因此碳酸氫銨與氫離子反應(yīng)，則反應(yīng)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(yīng)的化學(xué)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(jù)氫氧化銅的溶度積常數(shù)可知，銅離子的濃度不能超過(guò)

2×10-a

(10-10.5)2

=2×10^21-a mol/L．

解答： 解：（1）①根據(jù)反應(yīng)Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂可知，反應(yīng)中氧元素化合價(jià)和銅元素化合價(jià)降低，只有硫元素的化合價(jià)從-2價(jià)升高到+4價(jià)，失去6個(gè)電子，所以當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)況下11.2L氣體即0.5mol二氧化硫時(shí)，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量是0.5mol×6=3mol，其數(shù)目為3N_A，故答案為：3N_A；
②將粗銅進(jìn)行電解精煉，粗銅應(yīng)與外電源的正極相接；若精煉某種僅含雜質(zhì)鋅的粗銅，通電一段時(shí)間后測(cè)得陰極增重ag，增加的質(zhì)量即為析出的銅，電解質(zhì)溶液增重bg，設(shè)參加反應(yīng)的鋅和銅的質(zhì)量分別是mg、ng，則m+n-a=b，根據(jù)電子守恒可知

m

65

+

n

64

=

a

64

，解得m=65b，則粗銅中含鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

65b

m+n

=

65a

a+b

；
故答案為：正；

65a

a+b

；
（2）①銅單質(zhì)放置于潮濕空氣中，容易與氧氣、水、二氧化碳等結(jié)合生成堿式碳酸銅為生銹，反應(yīng)化學(xué)方程式是2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案為：2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
②步驟Ⅱ是調(diào)節(jié)溶液pH的，因此碳酸氫銨與氫離子反應(yīng)，則反應(yīng)的離子方程式為HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，故答案為：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(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+2FeSO₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，故答案為：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(jù)氫氧化銅的溶度積常數(shù)可知，銅離子的濃度不能超過(guò)

2×10-a

(10-10.5)2

=2×10^21-a mol/L，
故答案為：2×10^21-a．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和流程分析應(yīng)用，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．