Question

【題目】一種以輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量SiO2)為原料制備硝酸銅晶體的工藝流程如圖所示：

(1)寫出“浸取”過程中Cu2S溶解時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________。

(2)恒溫“浸取”的過程中發(fā)現(xiàn)銅元素的浸取速率先增大后減少，有研究指出CuCl2是該反應(yīng)的催化劑，該過程的反應(yīng)原理可用化學(xué)方程式表示為：①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S；②__________。

(3)向?yàn)V液M中加入(或通入)_______________(填字母)，所得物質(zhì)可循環(huán)利用。

a.鐵 b.氯氣 c.高錳酸鉀 d.氯化氫

(4)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是______________；向濃縮池中加入適量HNO3的作用是_____________。操作1是_______________。

(5)某探究性小組的研究成果如圖所示，可以用廢銅屑和黃銅礦來富集Cu2S。通入的硫化氫的作用是_____________，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，生成Cu2S________mol。

Answer 1

【答案】Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 b 調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2+的水解 冷卻（降溫）結(jié)晶 催化劑 0.2

【解析】

輝銅礦加入氯化鐵溶液溶解浸取，二氧化硅不反應(yīng)，過濾得到礦渣用苯回收硫單質(zhì)，說明Cu2S和FeCl3發(fā)生反應(yīng)生成S單質(zhì)，還生成氯化銅、氯化亞鐵。在濾液中加入鐵還原鐵離子和銅離子，然后過濾，濾液M主要含有氯化亞鐵，保溫除鐵加入稀硝酸溶液將亞鐵離子氧化為鐵離子，用氧化銅調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，過濾分離，濾液中主要含有硝酸銅，加入硝酸抑制銅離子水解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到硝酸銅晶體。

（1）浸取過程中Fe3+將Cu2S氧化成Cu2+和硫單質(zhì)，本身被還原為二價鐵離子，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得其離子反應(yīng)方程式，故答案為：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；

（2）根據(jù)CuCl2是該反應(yīng)的催化劑，故最終產(chǎn)物為CuCl2，可得反應(yīng)②為三氯化鐵氧化氯化亞銅為氯化銅，故答案為：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2；

（3）M中主要物質(zhì)為氯化亞鐵，通入氯氣可生成氯化鐵，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，故答案為：b；

（4）“保溫除鐵”過程要除去Fe3+，故需要加入氧化銅來調(diào)節(jié)pH值，使Fe3+生成氫氧化鐵沉淀；銅離子會水解，故在蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過程中需要加入硝酸來抑制其水解，故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀；抑制Cu2+的水解；冷卻（降溫）結(jié)晶；

（5）從圖中可知，反應(yīng)前后硫化氫的質(zhì)量和性質(zhì)沒有發(fā)生改變，為催化劑，在該轉(zhuǎn)化中Cu被氧化成Cu2S，化合價升高+1價，CuFeS2被還原成Cu2S，化合價降低-1價，根據(jù)電子守恒，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，生成Cu2S 0.2 mol，故答案為：催化劑；0.2。