Question

9．某化工廠冶煉金屬、回收硫的工藝流程如下：

I．回收硫
（1）工業(yè)上，采用飽和亞硫酸鈉溶液吸收煙氣中二氧化硫，寫出離子方程式：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-．
然后，加熱吸收液收集SO₂．將二氧化硫、空氣在稀硫酸中構成原電池，負極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
Ⅱ．冶煉銅
（2）工業(yè)上，火法冶煉銅分兩步：第一步，含銅礦（主要成分是Cu₂S）在空氣中煅燒生成氧化亞銅和刺激性氣味氣體；第二步，氧化亞銅和銅礦在高溫下反應生成銅和刺激性氣體．寫出冶煉銅的總反應方程式：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂．
（3）用電解法精煉粗銅（含銀、金、鐵、鋅雜質），裝置如圖所示．
下列說法不正確的是BC．
A．Y極為粗銅、X極為純銅
B．X極凈增質量等于Y極凈減質量
C．銅鹽溶液都可以作精煉銅的電解質溶液
D．若電路有1mol電子轉移，則X極凈增32g
（4）幾種金屬離子的沉淀pH：

金屬氫氧化物	開始沉淀pH	完全沉淀的pH
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.7
Cu（OH）2	4.6	6.4
Zn（OH）2	5.9	8.9

銅鹽溶液中Fe²⁺，Zn²⁺對精煉銅可能會產生影響．工業(yè)上，除去Fe²⁺方法是氧化沉淀法，在酸性混合溶液中加入雙氧水（選填：雙氧水、次氯酸鈉、氯水或高錳酸鉀溶液）將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．加入堿調節(jié)溶液pH范圍為3.7＜pH＜4.6．
Ⅲ．冶煉鐵
（5）化工廠利用菱鐵礦（主要成分是碳酸亞鐵）冶煉鐵的原理是（用化學方程式表示）：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．生鐵煉鋼的主要原理是高溫下，用氧化劑降低生鐵中碳等雜質含量．
（6）生鐵在濕潤空氣中發(fā)生電化學腐蝕最終生成紅色鐵銹，金屬電化腐蝕類型為吸氧腐蝕．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫生成亞硫酸氫鈉；二氧化硫在負極發(fā)生氧化反應生成硫酸；
（2）火法冶煉銅的總反應是硫化亞銅和氧氣反應生成銅和二氧化硫；
（3）電解法精煉銅，陽極為粗銅，陰極為精銅，陽極上雜質鐵、鋅活潑性強于銅，先放電，陰極上溶液中的銅離子得到電子發(fā)生還原反應在陰極析出，電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，據此解答；
（4）從表中數(shù)據可知當pH值大于3.7時，三價鐵離子完全沉淀，當pH值大于4.6時，銅離子開始沉淀，要除去銅離子中的二價鐵離子，應先加人氧化劑將二價鐵離子氧化，然后通過調節(jié)pH值使三價鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀而除去；
（5）碳酸亞鐵分解生成氧化亞鐵和二氧化碳，用一氧化碳還原氧化亞鐵．鋼中雜質含量較少，煉鋼原理是，用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質，降低雜質含量；
（6）生鐵在中性環(huán)境、弱堿性環(huán)境發(fā)生吸氧腐蝕，最終生成氧化鐵．

解答 解：（1）亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫生成亞硫酸氫鈉，離子方程式：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-，
二氧化硫在負極發(fā)生氧化反應生成硫酸，電極反應式為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-；SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（2）火法冶煉銅的總反應是硫化亞銅和氧氣反應生成銅和二氧化硫，化學方程式為：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
故答案為：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
（3）A．電解法精煉銅，陽極為粗銅，陰極為精銅，故A正確；
B．陽極上鐵、鋅優(yōu)先失去電子，所以兩極質量變化不相等，故B錯誤；
C．不能用氯化銅做電解質，因為氯離子可能在陽極上放電生成有毒氯氣，故C錯誤；
D．依據電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，可知若電路有1mol電子轉移，則陰極凈增32g，故D正確；
故選：AD；
（4）要除去銅離子中的二價鐵離子，應先加人氧化劑將二價鐵離子氧化，雙氧水做氧化劑對應還原產物為水，不會引人雜質離子，反應的離子方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
從表中數(shù)據可知當pH值大于3.7時，三價鐵離子完全沉淀，當pH值大于4.6時，銅離子開始沉淀，要除去銅離子中的二價鐵離子，應控制3.7＜pH＜4.6；
故答案為：氧化沉淀法；雙氧水；3.7＜pH＜4.6；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）碳酸亞鐵分解生成氧化亞鐵和二氧化碳，用一氧化碳還原氧化亞鐵，反應的方程式為：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，
煉鋼原理是，用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質，降低雜質含量；
故答案為：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂；用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質，降低雜質含量；
（6）生鐵在中性環(huán)境、弱堿性環(huán)境發(fā)生吸氧腐蝕，最終生成氧化鐵，
故答案為：吸氧腐蝕．

點評 本題考查了尾氣的處理，電解法精煉銅，物質的分離與提純，金屬的冶煉，熟悉電解池工作原理、冶煉鋼鐵的原理是解題關鍵，題目難度中等．