Question

據(jù)報(bào)道，有一種叫Thibacillus Ferroxidans 的細(xì)菌在氧氣存在下的酸性溶液中，能將黃銅礦（CuFeS₂）氧化成硫酸鹽，發(fā)生的反應(yīng)為：
4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
（1）CuFeS₂中的Fe的化合價(jià)為+2，則被氧化的元素為

 

（2）有人提出可以利用如圖的裝置從CuSO₄溶液中提煉金屬銅．該過程中右邊電極的反應(yīng)式是

 

，若裝入CuSO₄溶液500mL（電解前后溶液體積變化可忽略），當(dāng)陰極增重1.6g時(shí)，停止通電，則反應(yīng)后溶液的pH=

 

．
（3）工業(yè)生產(chǎn)中可利用黃銅礦（CuFeS₂）煉制粗銅．其重要步驟之一為：在反射爐中把精選黃銅礦砂和石英砂混合加熱到l000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)氧化物．該過程中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是

 

；

 

．
（4）在上一步的基礎(chǔ)上，可通過以下方法制得粗銅：
Cu₂S（s）+2Cu₂O（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H
已知：①2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）△H=-12kJ/mol
②2Cu（s）+S（s）=Cu₂S（s）△H=-79.5kJ/mol
③S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.8kJ/mol
則該法冶煉銅的反應(yīng)中△H=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，則Fe為+2價(jià)，S為-2價(jià)，反應(yīng)中Cu和O元素化合價(jià)降低，S元素化合價(jià)升高；
（2）溶液B為硫酸銅，從溶液B中提煉金屬銅，實(shí)質(zhì)是2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+2H₂SO₄+O₂↑；根據(jù)電解后所得到的硫酸的量確定氫離子的量，并計(jì)算濃度得到溶液pH；
（3）黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物：產(chǎn)物為Cu₂S、FeS；部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e的低價(jià)氧化物：產(chǎn)物為FeO；反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是FeSiO₃；
（4）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知的熱化學(xué)方程式構(gòu)建目標(biāo)方程式，再求算反應(yīng)熱．

解答： 解：（1）若CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，則Fe為+2價(jià)，S為-2價(jià)，反應(yīng)中Fe和S元素化合價(jià)升高，則被氧化的元素為Fe、S，
故答案為：Fe、S；
（2）CuSO₄溶液中銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以銅離子先放電；氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，氫氧根離子先放電，陽極上失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該過程中右邊電極氫氧根離子在陽極上失電子生成氧氣4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；陰極的電極反應(yīng)方程式是Cu²⁺+2e^-═Cu，當(dāng)生成金屬銅為1.6g時(shí)，即生成金屬銅的物質(zhì)的量是0.025mol，此時(shí)生成硫酸的物質(zhì)的量是0.025mol，氫離子濃度是

0.025mol×2

0.5L

=0.1mol/L，溶液pH=1；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1；
（3）黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu₂S、FeS，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，反應(yīng)方程式為：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂；FeS和氧氣反應(yīng)生成FeO，根據(jù)化合價(jià)升降相等，配平方程式為：FeS+3O₂

高溫  .

2FeO+2SO₂；
故答案是：2CuFeS₂+O₂

高溫  .

Cu₂S+2FeS+SO₂；FeS+3O₂

高溫  .

2FeO+2SO₂ ；
（4）已知：①2Cu（s）+

1

2

O₂（g）=Cu₂O（s）△H=-12kJ/mol
②2Cu（s）+S（s）=Cu₂S（s）△H=-79.5kJ/mol
③S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.8kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律：③-①×2-②得Cu₂S（s）+2Cu₂O（s）=6Cu（s）+SO₂（g）△H=-296.8-（-12）×2-（-79.5）=-193.3kJ/mol；
故答案為：-193.3kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氧化還原反應(yīng)、電解原理、方程式的書寫、蓋斯定律的應(yīng)用等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等．