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以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示: Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成...

以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

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将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:

2RH(有机相)+ Cu2+(水相)满分5 manfen5.comR2Cu(有机相)+ 2H(水相)

分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:

CuFeS2 + 4H = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H

① 阳极区硫酸铁的主要作用是       

② 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是       

(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式       

(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是        ;加入有机萃取剂的目的是       

(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是       

(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是       

 

(16分) (1)①吸收硫化氢气体,防止环境污染(1分) ②Fe2+- e-→Fe3+(1分) (2)2H++2 e-→H2↑  Cu2++2e-→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分) (3)分液漏斗 (1分) 富集Cu2+,分离Cu2+与其它金属阳离子 (2分,每个要点1分) (4)增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相)  R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生(1分) (5) c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)(2分) 【解析】 试题分析: (1)根据反应:CuFeS2 + 4H+ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H+①可知硫酸铁作用为吸收硫化氢气体,防止环境污染;②吸收硫化氢气体要消耗Fe3+ ,而其浓度不变必须Fe2+在阳极放电:Fe2+- e-→Fe3+。 (2)根据题中现象和离子放电规律可知:2H++2 e-→H2↑  Cu2++2e-→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分) (3)分离互不相容的液体要使用分液漏斗 ; 萃取的作用在于富集Cu2+,分离Cu2+与其它金属阳离子。 (4)根据题意可知:增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生。 (5)电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g时,相当于等浓度的CuSO4和硫酸的混合液,其中Cu2+部分水解,得c(H+)>c(SO2- 4)>c(Cu2+)>c(OH-)。 考点:考查元素及其化合物、电化学、化学实验、离子浓度判断等相关知识。
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考点分析:
相关试题推荐

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究

(1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。

已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)   ΔH = -483.6 kJ/mol

3H2 (g) + N2 (g) 满分5 manfen5.com 2NH3 (g)  ΔH = -92.4 kJ/mol

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计算断裂1 mol N≡N键需要能量       kJ , 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键      (填“强”或“弱”),因此氢气与二者反应的条件不同。

(2)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g)  ΔH = +180.8 kJ/mol ,工业合成氨则是人工固氮。

分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是       

 反应

大气固氮

工业固氮

温度/℃

27

2000

25

350

400

450

K

3.84×10-31

0.1

5×108

1.847

0.507

0.152

 

A.常温下,大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮非常容易进行

B.人类大规模模拟大气固氮是无意义的

C.工业固氮温度越低,氮气与氢气反应越完全

D.K越大说明合成氨反应的速率越大

(3)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应:3H2 (g) + N2 (g) 满分5 manfen5.com 2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。

 

N2

H2

NH3

1

3

0

0.5

1.5

1

0

0

4

判断乙容器中反应进行的方向        。(填“正向”或“逆向”)

达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       

(4)氨气是合成硝酸的原料,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       

 

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氯气是工业生产中的重要原料,含氯消毒剂在生活中有着广泛的用途。

(1)工业生产通过电解饱和食盐水获取大量氯气,化学方程式为       

(2)氯气可用于制取84消毒液(有效成分为NaClO),离子方程式为       

(3)下列措施能增强84消毒液杀菌能力的是       

A.加入适量醋酸  B.加入适量亚硫酸  C.加入少量NaOH粉末

(4)氯气与氢氧化钠溶液反应,若所得溶液恰好为中性,则溶液中离子浓度关系正确的是       

A.c(Na) + c(H) = c(OH) + c(Cl)

B.c(Na) = c(ClO) + c(Cl)

C.c(Na) = 2c(ClO) + c(HClO)

(5)84消毒液不能用于消毒钢铁(含Fe、C)制品,易发生电化学腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀。正极反应为       

 

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下图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系图:

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(1)元素A在周期表中的位置       

(2)用电子式表示D2G的形成过程        其所含化学键类型为       

(3)C2-、D+、G2-离子半径大小顺序是   >    >    (用离子符号回答)

(4)某同学设计实验证明A、B、F的非金属性强弱关系。

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① 溶液a和b分别为               

② 溶液c中的离子方程式为        

③ 请从原子结构的角度解释非金属性B > A的原因       

(5)将0.5 mol D2C2投入100 mL 3 mol/L ECl3溶液中

① 转移电子的物质的量为       

② 用一个离子方程式表示该反应       

 

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将反应Cu (s) + 2Ag+ (aq) 满分5 manfen5.com Cu2+ (aq) + 2Ag (s)设计成原电池,某一时刻的电子流向及电流计(G)指针偏转方向如图所示,有关叙述正确的是

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A.KNO3盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液

B.当电流计指针为0时,该反应达平衡,平衡常数K=0

C.若此时向AgNO3溶液中加入NaCl固体,随着NaCl量的增加,电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转

D.若此时向Cu(NO3)2溶液中加入NaOH固体,随着NaOH量的增加电流计指针向右偏转幅度减小→指针指向0→向左偏转

 

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下述实验能达到预期目的的是

编号   实验内容                                                                                             实验目的

A       取两只试管,分别加入4 mL 0.01 mol/L KMnO4酸性溶液,然后向一只试管中加入0.1 mol/L H2C2O4溶液

2 mL,向另一只试管中加入0.1 mol/L H2C2O4溶液

4 mL,记录褪色时间                                                                                   证明草酸浓度越大反应速率越快

B          向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaC12固体,溶液红色变浅      证明Na2CO3溶液中存在水解平衡

C       向1mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀后,再滴加2滴0.1 mol/L

FeCl3溶液,又生成红褐色沉淀                                                                 证明在相同温度下,溶解度Mg(OH)2 >Fe(OH)3

D         测定等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大  证明非金属性S>C

 

 

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