Question

6．冰銅礦的主要成分是Cu₂S、FeS，含有少許Al₂O₃和SiO₂雜質(zhì)．由冰銅礦冶煉金屬銅的流程如下：

已知各離子沉淀的范圍如下表

離子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
開始沉淀pH	1，9	7.0	6，7
沉淀完全pH	$\frac{3}{4}$	9.0	10.0

請回答下列問題：
（1）將冰銅礦粉碎的目的是提高浸出率，另外一種提高浸出率的措施是升高溫度或者增大浸取劑濃度等．
（2）溶液1的成分是NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，若向其中通入足量的CO₂可以析出的沉淀是H₂SiO₃、Al（OH）₃，
此時溶液中的溶質(zhì)將變成NaHCO₃．
（3）沉淀1加入H₂O₂和稀H₂SO₄后，溶液中陰離子只有SO₄^2-，金屬陽離子有Cu²⁺ 和F³⁺，則該過程的離子方程式為：2H⁺+Cu₂S+5H₂O₂═2Cu²⁺+SO₄^2-+6H₂O，2H⁺+2FeS+9H₂O₂═2Fe³⁺+2SO₄^2-+10H₂O．
（4）溶液2調(diào)節(jié)的pH范圍為3.4≤pH＜6.7．
（5＞對紅褐色沉淀進(jìn)行洗滌并干燥處理，可以得到純凈的Fe（OH）₃，可用于制備紅色顏料Fe₂O₃．檢驗(yàn)紅褐色沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀已經(jīng)洗凈．
（6）用惰性電極對溶液3進(jìn)行電解，電解CuSO₄溶液的化學(xué)方程式為：2CuSO₄+2H₂O　$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L氣體且陰陽兩極產(chǎn)生的氣體體積之比為1：1時，則析出的銅的質(zhì)量為64g．

Answer 1

分析 冰銅礦的主要成分是Cu₂S、FeS，含有少許Al₂O₃和SiO₂雜質(zhì)，粉碎后得到冰銅礦礦粉，加入足量氫氧化鈉溶液浸取，Al₂O₃和SiO₂雜質(zhì)溶液氫氧化鈉生成NaAlO₂和Na₂SiO₃，過濾得到溶液Ⅰ主要是NaAlO₂和Na₂SiO₃，NaOH，沉淀Ⅰ為Cu₂S、FeS，沉淀1加入H₂O₂和稀H₂SO₄后，得到溶液2中陰離子只有SO₄^2-，金屬陽離子有Cu²⁺ 和F_e³⁺，溶液2加入試劑調(diào)節(jié)溶液過濾得到氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液3主要是硫酸銅，電解硫酸銅溶液得到銅和硫酸，
（1）提高浸出率，的方法可以增大接觸面積、升溫、攪拌、增大浸取劑濃度等；
（2）上述分析可知溶液1的成分為偏鋁酸鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉，若向其中通入足量的CO₂可以析出的沉淀是硅酸和氫氧化鋁沉淀，溶液中生成碳酸氫鈉；
（3）沉淀1加入H₂O₂和稀H₂SO₄后，Cu₂S、FeS溶解得到溶液中陰離子只有SO₄^2-，金屬陽離子有Cu²⁺ 和F³⁺，據(jù)此書寫離子方程式；
（4）溶液2調(diào)節(jié)的pH范圍是沉淀鐵離子，銅離子不能沉淀；
（5）檢驗(yàn)紅褐色沉淀是否洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含硫酸根離子設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；
（6）用惰性電極對溶液3進(jìn)行電解，電解CuSO₄溶液生成銅、氧氣和硫酸，依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒計算．

解答 解：冰銅礦的主要成分是Cu₂S、FeS，含有少許Al₂O₃和SiO₂雜質(zhì)，粉碎后得到冰銅礦礦粉，加入足量氫氧化鈉溶液浸取，Al₂O₃和SiO₂雜質(zhì)溶液氫氧化鈉生成NaAlO₂和Na₂SiO₃，過濾得到溶液Ⅰ主要是NaAlO₂和Na₂SiO₃，NaOH，沉淀Ⅰ為Cu₂S、FeS，沉淀1加入H₂O₂和稀H₂SO₄后，得到溶液2中陰離子只有SO₄^2-，金屬陽離子有Cu²⁺ 和F_e³⁺，溶液2加入試劑調(diào)節(jié)溶液過濾得到氫氧化鐵紅褐色沉淀，溶液3主要是硫酸銅，電解硫酸銅溶液得到銅和硫酸，
（1）提高浸出率，的方法可以增大接觸面積、升溫、攪拌、增大浸取劑濃度等，
故答案為：升高溫度或者增大浸取劑濃度等；
（2）上述分析可知溶液1的成分為偏鋁酸鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉，化學(xué)式為：NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH，若向其中通入足量的CO₂可以析出的沉淀是硅酸和氫氧化鋁沉淀，H₂SiO₃、Al（OH）₃，溶液中生成碳酸氫鈉，
故答案為：NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaOH；H₂SiO₃、Al（OH）₃；NaHCO₃；
（3）沉淀1加入H₂O₂和稀H₂SO₄后，Cu₂S、FeS溶解得到溶液中陰離子只有SO₄^2-，金屬陽離子有Cu²⁺ 和F³⁺，反應(yīng)的離子方程式：2H⁺+Cu₂S+5H₂O₂═2Cu²⁺+SO₄^2-+6H₂O；2H⁺+2FeS+9H₂O₂═2Fe³⁺+2SO₄^2-+10H₂O，
故答案為：2H⁺+Cu₂S+5H₂O₂═2Cu²⁺+SO₄^2-+6H₂O；2H⁺+2FeS+9H₂O₂═2Fe³⁺+2SO₄^2-+10H₂O；
（4）溶液2調(diào)節(jié)的pH范圍是沉淀鐵離子，銅離子不能沉淀，溶液2調(diào)節(jié)的pH范圍為3.4≤pH＜6.7，
故答案為：3.4≤pH＜6.7；
（5）檢驗(yàn)紅褐色沉淀是否洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含硫酸根離子設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)紅褐色沉淀是否洗凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀已經(jīng)洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀已經(jīng)洗凈；
（6）用惰性電極對溶液3進(jìn)行電解，電解CuSO₄溶液生成銅、氧氣和硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒計算，當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L氣體物質(zhì)的量=$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol，且陰陽兩極產(chǎn)生的氣體體積之比為1：1時，每個電極生成氣體物質(zhì)的量為1mol，依據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算，
陽極電極反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
                                4                1
                               4mol            1mol
陰極電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，
                              2         1
                            2mol     1mol
                         2H⁺+2e^-=H₂↑
                                2       1
生成銅物質(zhì)的量為1mol，質(zhì)量=1mol×64g/mol=64g，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；64g．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離提純方法、物質(zhì)性質(zhì)、電解原理和電子守恒的計算應(yīng)用、離子檢驗(yàn)等知識，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．