Question

我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS₂),随着矿石品味的降低和环保要求的提高，湿

法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出，目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。

I．氧化浸出

（1）在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化，测得有SO₄^2-生成。

①该反应的离子方程式为____。

②该反应在25—50℃下进行，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因为      。．

Ⅱ，配位浸出

反应原理为：

（2）为提高黄铜矿的浸出率，可采取的措施有 ____（至少写出两点）。

（3）为稳定浸出液的pH，生产中需要向氨水中添加NH₄C1，构成NH₃．H₂O-NH₄Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究：25℃时，向amol．L^-l的氨水中缓慢加入等体积0.02 mol.L^-l的NH₄C1溶液，平衡时溶液呈中性。则NH₃．H₂O的电离常数K_b=_          （用含a的代数式表示）；滴加NH4C1溶液的过程中水的电离平衡_  ___（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

Ⅲ，生物浸出

  在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物，并鼓入空气，黄铜矿逐渐溶解，反应釜中各物质的转化关系如图所示。

（4）在微生物的作用下，可以循环使用的物质有          （填化学式），微生物参与的离子反应方程式为_______    _（任写一个）。

（5）假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe³⁺，当有2 mol SO₄^2-生成时，理论上消耗O₂的物质的量为____。

Answer

（1）①2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O②H2O2受热分解；产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等（2）提高氨水的浓度、提高氧压（3） 正向（4）Fe2(SO4)3、H2SO4 4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O或S8＋12O2＋8H2O8SO＋16H＋任写一个（5）4.25 mol

【解析】

试题分析： （1）①黄铜矿主要成分CuFeS2, 被双氧水氧化成SO42-，亚铜离子及亚铁离子都会被氧化，故反应： 2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O；②H2O2不稳定受热易分解且产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解都使双氧水的消耗量要远远高于理论值。

（2）要提高黄铜矿的浸出率，需使反应正向移动，故可以提高氨水的浓度、提高氧压等。

（3）平衡时溶液呈中性，故[H+]=[OH-]=10-7mol/L，，[NH4+]=[Cl-]=0.02/2=0.01mol/L，NH3．H2O的电离常数Kb=[NH4+][OH-]/[NH3．H2O]=；滴加氯化铵会水解，促进水的电离。

（4）据图像可得，三价铁被还原成二价，经微生物转化成三价，另一条微生物路线生成了氢离子，故两者可循环使用；微生物参与的离子反应方程式为：4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O或S8＋12O2＋8H2O8SO＋16H＋。

（5）据①2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O得生成2molSO42-时，消耗8.5mol过氧化氢，转移17mol电子，消耗17/4mol=4.25mol氧气。

考点：考查无机图像及相关计算