Question

由黃銅礦（主要成分是CuFeS₂）可以冶煉得到粗銅，再經(jīng)過(guò)電解精煉得到純銅．
（1）黃銅礦冶煉得到粗銅的一步反應(yīng)為：8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中的Fe的化合價(jià)為+2，反應(yīng)中被還原的元素是______（填元素符號(hào)）．
根據(jù)原電池原理，稀硫酸做電解質(zhì)溶液，使用惰性電極，一極通入SO₂，另一極通入O₂，治理SO₂污染，負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____
（2）粗銅的電解精煉如圖所示．在粗銅的電解過(guò)程中，純銅板應(yīng)是圖中電極______（填圖中的字母）；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____；若粗銅中還含有金、銀、鐵，它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问轿恢脼開(kāi)_____．
（3）生物煉銅近幾年來(lái)逐漸被重視，其原理是：在細(xì)菌的幫助下，氧氣氧化硫化銅礦石為可溶解性硫酸銅，再進(jìn)行簡(jiǎn)單的后續(xù)生產(chǎn)．生物煉銅與高溫火煉銅相比，優(yōu)點(diǎn)有______（回答兩點(diǎn)）硫酸銅可以配制波爾多液，殺滅果樹(shù)上的某些細(xì)菌，其殺菌原理是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，CuFeS₂中的Fe的化合價(jià)為+2，銅的化合價(jià)為+2價(jià)，硫的化合價(jià)為-1價(jià)；產(chǎn)物中銅的化合價(jià)為0價(jià)，氧化亞鐵中鐵的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，三氧化二鐵中鐵的元素化合價(jià)為+3價(jià)，氧元素為-2價(jià)，二氧化硫中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)，結(jié)合原電池原理進(jìn)行解答；
（2）用電解法進(jìn)行粗銅提純時(shí)粗銅應(yīng)作陽(yáng)極，精銅作陰極；陽(yáng)極與電池的正極相連發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極與電池的負(fù)極相連發(fā)生還原反應(yīng)；金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閆n＞Fe＞Cu＞Ag＞Pt，因此在電解過(guò)程中Ag、Pt不會(huì)失去電子，而是形成陽(yáng)極泥；
（3）生物煉銅技術(shù)是用細(xì)菌以加速金屬成分溶解，再通過(guò)“回收礦井”回收有價(jià)金屬的新技術(shù)；波爾多液是硫酸銅和熟石灰的混合物，一些重金屬離子（如Cu²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺、Ag⁺等）與蛋白質(zhì)作用會(huì)使蛋白質(zhì)變性而喪失其生理功能，據(jù)此即可解答．
解答：解：（1）黃銅礦冶煉得到粗銅的一步反應(yīng)為：8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中的Fe的化合價(jià)為+2價(jià)，銅的化合價(jià)為+2價(jià)，硫的化合價(jià)為-1價(jià)，氧氣中氧元素的化合價(jià)為0價(jià)，產(chǎn)物中銅的化合價(jià)為0價(jià)，氧化亞鐵中鐵的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，三氧化二鐵中鐵的元素化合價(jià)為+3價(jià)，氧元素為-2價(jià)，二氧化硫中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)，氧元素為-2價(jià)，根據(jù)氧化還原規(guī)律，化合價(jià)降低的發(fā)生還原反應(yīng)，所以反應(yīng)中被還原的元素是Cu、O；根據(jù)原電池原理，稀硫酸做電解質(zhì)溶液，使用惰性電極，一極通入SO₂，另一極通入O₂，治理SO₂污染，負(fù)極反應(yīng)是化合價(jià)升高的反應(yīng)，所以負(fù)極離子反應(yīng)是SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄²⁺+4H⁺，
故答案為：Cu、O；SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄²⁺+4H⁺；
（2）該裝置中a為原電池的正極，b為原電池的負(fù)極，所以c為電解池的陽(yáng)極，d為電解池的陰極，電解時(shí)，以硫酸銅-硫酸溶液為電解液，溶液中的Cu²⁺得到電子沉積在陰極上，發(fā)生還原反應(yīng)，即Cu²⁺+2e^-=Cu，作陽(yáng)極的粗銅中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，如Fe以Fe²⁺的形式進(jìn)入溶液中；比銅不活潑的金屬Au、Ag不會(huì)失去電子，以單質(zhì)的形成沉入電解槽形成“陽(yáng)極泥”，
故答案為：d；Cu²⁺+2e^-=Cu；Au、Ag以單質(zhì)的形成沉積在c（陽(yáng)極）下方，F(xiàn)e以Fe²⁺的形式進(jìn)入溶液中；
（3）生物煉銅技術(shù)是一種利用微生物開(kāi)礦的濕式制銅技術(shù)，生物煉銅的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他冶煉法，具有污染小、反應(yīng)條件簡(jiǎn)單、即使含量（品味）很低的礦石也可以被利用等優(yōu)點(diǎn)；硫酸銅可以配制波爾多液，殺滅果樹(shù)上的某些細(xì)菌，其殺菌原理是銅離子與蛋白質(zhì)作用使蛋白質(zhì)變性而喪失其生理功能殺菌，
故答案為：污染小、能量消耗少、反應(yīng)條件簡(jiǎn)單等；Cu²⁺可以使蛋白質(zhì)變性．
點(diǎn)評(píng)：本題考查銅的電解精煉、氧化還原等知識(shí)，根據(jù)電化學(xué)的原理和氧化還原的規(guī)律解題是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．