Question

微生物對人類有著各種各樣的用途，現(xiàn)在生物工程學(xué)家利用微生物從礦石中提取金屬．銅是一種很有價值的金屬，可以從銅礦中提取．微生物法是采用某些細菌能用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化成可溶的硫酸銅．利用細菌提取銅的生產(chǎn)過程：在已有細菌存在的巖石、礦石堆中，噴灑酸水以促進細菌生長；在它們的生長過程中，氧化而成的硫酸銅形成低濃度的溶液流到礦石堆的底部，再從這種溶液中提取金屬銅．水循環(huán)使用，再回到礦石堆中．在美國，10%的銅是用這種方法生產(chǎn)的．
試回答下列問題：
（1）細菌把硫化銅氧化為硫酸銅的過程中起了什么作用：

 

（2）從硫酸銅溶液中提取銅，簡便而經(jīng)濟的方法是

 

；相應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（3）普通生產(chǎn)銅的方法是在空氣中燃燒硫化銅（產(chǎn)物中有一種氣態(tài)氧化物）．試比較兩種方法的優(yōu)缺點

 

．
（4）用一定量的鐵與足量的稀H₂SO₄及足量的CuO制成單質(zhì)銅，有人設(shè)計以下兩種方案：
①Fe

H2SO4

H₂

CuO

Cu�、贑uO

H2SO4

CuSO4

Fe

Cu
若按實驗原則進行操作，則兩者制得單質(zhì)銅的量的比較中，正確的是

 

A．①多          B． ②多      C．相等        D．無法判斷
（5）工業(yè)上可用Cu₂S和O₂反應(yīng)制取粗銅，該反應(yīng)中氧化劑為

 

．電解粗銅制取精銅，電解時，陽極材料是

 

，電解液中必須含有的陽離子是

 

．
（6）工業(yè)上制備氯化銅時，是將濃鹽酸用蒸氣加熱至80℃左右，慢慢加入粗制氧化銅粉末（含雜質(zhì)氧化亞鐵），充分攪拌，使之溶解，反應(yīng)如下：CuO+2HCl═CuCl₂+H₂O       FeO+2HCl═FeCl₂+H₂O
已知：pH≥9.6時，F(xiàn)e²⁺以Fe（OH）₂形式完全沉淀；pH≥6.4時，Cu²⁺以Cu（OH）₂的形式完全沉淀；pH在3～4時，F(xiàn)e³⁺以Fe（OH）₃的形式完全沉淀．除去溶液中的Fe ²⁺，可以采用的方法是

 

．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),金屬冶煉的一般原理

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）細菌能將用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化成可溶的硫酸銅；
（2）鐵能和銅離子發(fā)生置換反應(yīng)生成銅；
（3）根據(jù)其產(chǎn)物性質(zhì)和特點、成本、效益方面分析；
（4）用鐵和稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣會殘留在裝置中；
（5）得電子化合價降低的反應(yīng)物是氧化劑，電解精煉粗銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，電解質(zhì)溶液中必須含銅離子； 
（6）根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再調(diào)整pH在3～4．

解答： 解：（1）微生物法是采用某些細菌能用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化成可溶的硫酸銅，據(jù)此可知，細菌在該反應(yīng)中既不是反應(yīng)物也不是生成物，而作催化劑，起催化作用，
故答案為：催化作用；
（2）鐵和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)而生成銅，所以從硫酸銅溶液中提取銅，簡便而經(jīng)濟的方法是向硫酸銅溶液中加入廢鐵，將銅置換出來，反應(yīng)方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，
故答案為：向硫酸銅溶液中加入廢鐵，將銅置換出來；Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（3）普通方法煅燒硫化銅，產(chǎn)生煙塵和SO₂氣體，煙塵或二氧化硫氣體會污染環(huán)境；生物工程更有優(yōu)點，它的優(yōu)點是成本低、效益好，且反應(yīng)過程中不產(chǎn)生煙塵和二氧化硫等污染環(huán)境的物質(zhì)，所以環(huán)境污染程度小，
故答案為：普通方法煅燒硫化銅，產(chǎn)生煙塵和SO₂氣體污染環(huán)境；生物工程更有優(yōu)點，它的優(yōu)點是成本低、效益好，環(huán)境污染程度��；
（4）鐵和稀硫酸制取的氫氣會部分殘留在反應(yīng)器中，氫氣的量減少，導(dǎo)致還原氧化銅生成銅的質(zhì)量減少，所以②生成的銅多，故選B；   
（5）Cu₂S+O₂

△   .

2Cu+SO₂，該反應(yīng)中Cu元素化合價由+1價變?yōu)?價、S元素化合價由-2價變?yōu)?4價、O元素化合價由0價變?yōu)?2價，所以Cu₂S、O₂是氧化劑；
電解精煉粗銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，電解質(zhì)溶液中含有銅離子，
故答案為：Cu₂S、O₂；粗銅；Cu ²⁺；   
（6）根據(jù)氫氧化物的pH知，pH≥9.6時，F(xiàn)e²⁺以Fe（OH）₂形式完全沉淀，pH≥6.4時，Cu²⁺以Cu（OH）₂的形式完全沉淀，pH在3～4時，F(xiàn)e³⁺以Fe（OH）₃的形式完全沉淀，如果條件溶液的pH將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鐵沉淀時，銅離子已經(jīng)完全沉淀，為防止銅離子轉(zhuǎn)化為沉淀，可以將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，再調(diào)節(jié)溶液的pH為3-4時，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，而銅離子存在于溶液中，從而將亞鐵離子除去，
故答案為：先將Fe ²⁺氧化成Fe³⁺，再調(diào)整pH在3～4．

點評：本題以銅為載體考查了難溶物的溶解平衡、電解原理、氧化還原反應(yīng)等知識點，根據(jù)沉淀與溶液pH的關(guān)系、電解原理內(nèi)涵、氧化還原基本概念來分析解答即可，注意（4）題中，僅僅從反應(yīng)方程式中判斷會得到生成的銅質(zhì)量相等而導(dǎo)致錯誤，根據(jù)實際實驗操作來分析解答即可，為易錯點．