Question

細菌冶金是近年來新興的綠色冶金工藝，它主要是應(yīng)用細菌法溶浸貧礦、廢礦、尾礦和爐渣等，以回收某些貴重有色金屬和稀有金屬，節(jié)約礦產(chǎn)資源，最大限度地利用礦藏的一種冶金方法．其中細菌冶銅的生產(chǎn)流程為：

（1）上述生產(chǎn)流程中有兩步都涉及了同一種分離方法，實驗室中不能用這種分離方法來分離液態(tài)膠體的原因是

 

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（2）莫爾鹽是一種標定氧化劑濃度的基準物質(zhì)．在溶液B中加入（NH₄）₂SO₄晶體析出莫爾鹽的原因

 

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（3）在溶液A中加入鐵屑，反應(yīng)后若固體中只有Cu，則所得的溶液中一定含有的陽離子是

 

；不可能含有的陽離子是

 

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（4）寫出CuS?FeS在氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus  ferrooxidans，簡寫為T．f）作用下被空氣氧化生成溶液A的離子方程式

 

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（5）氧化亞銅可用作船底防污漆，以殺死低級海生動物而保護船體，可用作陶瓷和搪瓷的著色劑和紅色玻璃的染色劑，氧化亞銅也是一種重要的半導(dǎo)體材料．請用濃的強堿性溶液，根據(jù)2Cu+H₂O═Cu₂O+H₂↑反應(yīng)，設(shè)計出工業(yè)生產(chǎn)氧化亞銅的一種方法（只要求畫實驗裝置圖，其他必要材料任選）

 

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Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：向黃銅礦粉中加入稀硫酸、氧化亞鐵硫桿菌、空氣，發(fā)生反應(yīng)，離子方程式為4CuS?FeS+17O₂+4H⁺═4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O，向溶液A中加入鐵屑，發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，然后過濾得到Cu和溶液，向溶液中加入（NH₄）₂SO₄，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到莫爾鹽，
（1）上述生產(chǎn)流程中有兩步都涉及了同一種分離方法為過濾，難溶性固體不能透過濾紙和半透膜，膠體能透過濾紙但不能透過半透膜；
（2）在溶液B中加入（NH₄）₂SO₄晶體析出莫爾鹽的原因是反應(yīng)體系中莫爾鹽的溶解度最小；
（3）鐵和Cu²⁺、Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，有Cu生成，則溶液中一定沒有Fe³⁺；
（4）CuS?FeS在氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus  ferrooxidans，簡寫為T．f）作用下被空氣氧化生成銅離子、鐵離子、硫酸根離子和水；
（5）2Cu+H₂O═Cu₂O+H₂↑不能自發(fā)進行，要使該反應(yīng)能發(fā)生，應(yīng)該設(shè)計成電解池，且Cu作陽極，濃NaOH溶液作電解質(zhì)溶液．

解答： 解：向黃銅礦粉中加入稀硫酸、氧化亞鐵硫桿菌、空氣，發(fā)生反應(yīng)，離子方程式為4CuS?FeS+17O₂+4H⁺═4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O，向溶液A中加入鐵屑，發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，然后過濾得到Cu和溶液，向溶液中加入（NH₄）₂SO₄，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到莫爾鹽，
（1）上述生產(chǎn)流程中有兩步都涉及了同一種分離方法為過濾，難溶性固體不能透過濾紙和半透膜，膠體能透過濾紙但不能透過半透膜，所以實驗室中不能用過量分離方法來分離液態(tài)膠體，故答案為：膠體的分散質(zhì)（或膠體粒子）能通過濾紙孔隙；
（2）在溶液B中加入（NH₄）₂SO₄晶體析出莫爾鹽的原因是反應(yīng)體系中莫爾鹽的溶解度最小，故答案為：反應(yīng)體系中莫爾鹽的溶解度最��；
（3）鐵和Cu²⁺、Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，Cu和Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，有Cu生成，則溶液中一定沒有Fe³⁺，一定有Fe²⁺，故答案為：Fe²⁺；Fe³⁺；
（4）CuS?FeS在氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus  ferrooxidans，簡寫為T．f）作用下被空氣氧化生成銅離子、鐵離子、硫酸根離子和水，離子方程式為4CuS?FeS+17O₂+4H⁺═4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O，故答案為：4CuS?FeS+17O₂+4H⁺═4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O；
（5）2Cu+H₂O═Cu₂O+H₂↑不能自發(fā)進行，要使該反應(yīng)能發(fā)生，應(yīng)該設(shè)計成電解池，且Cu作陽極，濃NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，圖象為，故答案為：．

點評：本題考查物質(zhì)分離和提純，涉及離子方程式的書寫、電解池設(shè)計、氧化還原反應(yīng)等知識點，明確物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，根據(jù)實驗?zāi)康募胺磻?yīng)方程式設(shè)計電解池，難點是（3）中離子反應(yīng)先后順序，題目難度中等．