Question

11．“細(xì)菌冶金”是利用某些細(xì)菌的特殊代謝功能開采金屬礦石，例如溶液中亞鐵硫桿菌能利用空氣中的氧氣將黃鐵礦（主要成分FeS₂）氧化為Fe₂（SO₄）₃，并使溶液酸性明顯增強(qiáng)；利用Fe₂（SO₄）₃作氧化劑溶解輝銅礦石（主要成分Cu₂S），然后加入鐵屑進(jìn)一步得到銅，其流程如圖：

（1）黃鐵礦氧化過程的化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ．
（2）完成溶解輝銅礦石（Cu₂S）和進(jìn)一步得到銅的離子反應(yīng)方程式：
①Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺（　　）+1SO₄^2-
②Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺．
（3）該工藝煉銅的副產(chǎn)品SO₂用過量氨水吸收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O．
（4）①該工藝制得的粗銅還需進(jìn)一步提純，利用電解法可制成純度高達(dá)99%以上的精銅，請(qǐng)寫出該方法陰極反應(yīng)式Cu²⁺+2e^-=Cu．
②請(qǐng)?jiān)u價(jià)細(xì)菌冶金的優(yōu)點(diǎn)可以降低能源消耗，利于減少污染，對(duì)貧礦和尾礦的開采更有價(jià)值．（說(shuō)一點(diǎn)即可）

Answer 1

分析 （1）黃鐵礦氧化過程中反應(yīng)物為FeS₂、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）①Cu₂S中Cu元素的化合價(jià)由+1升高為+2，S元素的化合價(jià)由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
②鐵還原銅離子得銅單質(zhì)；
（3）SO₂用過量氨水吸收，可以得到亞硫酸銨；
（4）①電解精練銅的陰極反應(yīng)為銅離子得到電子生成銅單質(zhì)；
②根據(jù)細(xì)菌冶金過程中涉及的反應(yīng)條件及所用物質(zhì)可知，細(xì)菌冶金可以降低能源消耗，利于減少污染，對(duì)貧礦和尾礦的開采更有價(jià)值，據(jù)此答題；

解答 解：（1）黃鐵礦氧化過程中反應(yīng)物為FeS₂、氧氣、水，生成物為Fe₂（S0₄）₃和硫酸，化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ，
故答案為：4FeS₂+15O₂+2H₂O $\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Fe₂（S0₄）₃+2H₂S0₄ ；
（2）①Cu₂S中Cu元素的化合價(jià)由+1升高為+2，S元素的化合價(jià)由-2升高為+6，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2，再據(jù)電荷守恒確定產(chǎn)物為H⁺，則該離子反應(yīng)為Cu₂S+10Fe³⁺+4H₂O$\frac{\underline{\;細(xì)菌\;}}{\;}$2Cu²⁺+10Fe²⁺+8H⁺+S0₄^2-，
故答案為：1；10；4；2；10；8H⁺；1；
②鐵還原銅離子得銅單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（3）SO₂用過量氨水吸收，可以得到亞硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O，
故答案為：SO₂+2NH₃•H₂O=（NH₄）₂SO₃+H₂O；
（4）①電解精練銅的陰極反應(yīng)為銅離子得到電子生成銅單質(zhì)，陰極電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②根據(jù)細(xì)菌冶金過程中涉及的反應(yīng)條件及所用物質(zhì)可知，細(xì)菌冶金的優(yōu)點(diǎn)為可以降低能源消耗，利于減少污染，對(duì)貧礦和尾礦的開采更有價(jià)值，
故答案為：可以降低能源消耗，利于減少污染，對(duì)貧礦和尾礦的開采更有價(jià)值．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了冶煉銅兩種方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，掌握銅及其化合物性質(zhì)，理清各流程反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，明確發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化即可解答，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．