
以黃銅礦精礦為原料,制取硫酸銅及金屬銅的工藝如下所示:
Ⅰ.將黃銅礦精礦(主要成分為CuFeS
2,含有少量CaO、MgO、Al
2O
3)粉碎
Ⅱ.采用如下裝置進行電化學浸出實驗將精選黃銅礦粉加入電解槽陽極區(qū),恒速攪拌,使礦粉溶解.在陰極區(qū)通入氧氣,并加入少量催化劑.
Ⅲ.一段時間后,抽取陰極區(qū)溶液,向其中加入有機萃取劑(RH)發(fā)生反應:2RH(有機相)+Cu
2+(水相)?R
2Cu(有機相)+2H
+(水相),分離出有機相,向其中加入一定濃度的硫酸,使Cu
2+得以再生.
Ⅳ.電解硫酸銅溶液制得金屬銅.
(1)黃銅礦粉加入陽極區(qū)與硫酸及硫酸鐵主要發(fā)生以下反應:
CuFeS
2+4H
+=Cu
2++Fe
2++2H
2S
2Fe
3++H
2S=2Fe
2++S↓+2H
+①陽極區(qū)硫酸鐵的主要作用是
.
②電解過程中,陽極區(qū)Fe
3+的濃度基本保持不變,原因是
.
(2)陰極區(qū),電極上開始時有大量氣泡產(chǎn)生,后有固體析出,一段時間后固體溶解.寫出上述現(xiàn)象對應的反應式
.
(3)若在實驗室進行步驟Ⅲ,分離有機相和水相的主要實驗儀器是
;加入有機萃取劑的目的是
.
(4)步驟Ⅲ,向有機相中加入一定濃度的硫酸,Cu
2+得以再生的原理是
.
(5)步驟Ⅳ,若電解200mL 0.5mol/L的CuSO
4溶液,生成銅3.2g,此時溶液中離子濃度由大到小的順序是
.