Question

铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：

（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO₄溶液向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。写出CuSO₄转变为铜蓝的离子方程式_______________________________。

（2）工业上以黄铜矿CuFeS₂）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜的中间过程会发生反应：2Cu₂O＋Cu₂S6Cu＋SO₂↑，该反应的氧化剂是_____；验证反应产生的气体是SO₂的方法是____________。

（3）图I是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图II是粗铜精炼的装置图，假若用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

①写出A极的电极反应式__________________________________________________。

②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，粗铜板应与__________极（填“A”或“B”）相连；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________。

③当消耗标准状况下1．12LCO时，精铜电极的质量变化情况为_________。

（4）现向一含有Ca^2＋、Cu^2＋的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根据该实验可得出的结论是________（填序号）

A．Ksp(CuCO₃)＜Ksp(CaCO₃)              B．c(Cu^2＋)＜c(Ca^2＋)

C．＞        D．＜

Answer

（14分）（1）Cu2＋(aq)＋ZnS(s)＝Zn2＋(aq)＋CuS(s) （2分）

（2）Cu2O和Cu2S（1分）；将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色（2分）

（3）①CO－2e－＋CO32－＝2CO2（2分） ②B（1分）；Au、Ag以单质的形成沉积在阳极下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中（2分） ③增加3．2g（2分） （4）C（2分）

【解析】

试题分析：（1）硫化铜的溶解度小于氯化锌的，所以根据沉淀容易向更难溶的方向转化可知，该反应的离子方程式是Cu2＋(aq)＋ZnS(s)＝Zn2＋(aq)＋CuS(s)。

（2）根据反应的方程式可知，铜元素的化合价从＋1价降低到0价，得到1个电子，S元素的化合价从－2价升高到＋4价，失去6个电子，所以Cu2S是还原剂，Cu2O和Cu2S是氧化剂。SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，据此可以鉴别SO2，所以正确的操作是将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色。

（3）①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。因此CO在负极通入，氧气在正极通入，即A电极是负极。由于电解质是一定比例的Li2CO3和Na2CO3熔融混合物为电解质，所以CO32－向负极移动，因此负极电极反应式是CO－2e－＋CO32－＝2CO2。

②粗铜精炼时，粗铜与电源的正极相连，做阳极，即与电极B相连。由于金属性是Au＜Ag＜Cu＜Fe，所以阳极首先是铁失去电子，然后是铜失去电子，而Au和Ag形成阳极泥，所以Au、Ag、Fe它们在电解槽中的存在形式和位置为Au、Ag以单质的形成沉积在阳极下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中。

③准状况下1．12LCO的物质的量是1．12L÷22．4L/mol＝0．05mol，反应中转移电子的物质的量是0．05mol×2＝0．1mol，所以根据电荷守恒可知，精铜电极析出铜的物质的量是0．1mol÷2＝0．05mol，即阴极精铜增加0．05mol×64g/mol＝3．2g。

（4）向一含有Ca2＋、Cu2＋的混合溶液中滴加Na2CO3溶液，若首先生成CuCO3沉淀，这说明溶液中c(Cu2＋)·c(CO32－)＞Ksp(CuCO3)、c(Ca2＋)·c(CO32－)＜Ksp(CaCO3)，所以＞，因此答案选C。

考点：考查溶解平衡以及沉淀的转化；氧化还原反应的判断；SO2的检验；电极反应式的书写以及有关计算；粗铜的精炼等