Question

19．銅在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用極其廣泛，某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石（SiO₂），現(xiàn)采用酸浸法從礦石中提取銅，其工藝流程如圖所示．其中銅的萃取（銅從水層進(jìn)入有機(jī)層的過程）和反萃�。ㄣ~從有機(jī)層進(jìn)入水層的過程）是現(xiàn)代濕法煉銅的重要工藝．

提示①Cu⁺在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；②當(dāng)?shù)V石中的氧化鐵含量太低時(shí)，可用硫酸和硫酸鐵的混合液浸出銅．
請(qǐng)回答下列問題
（1）礦石用稀硫酸處理的過程中，Cu₂O發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，我國古代濕法煉銅的主要反應(yīng)的離子方程式是Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（2）對(duì)水層2進(jìn)行電解的過程中，請(qǐng)寫出兩極的反應(yīng)式，陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極Cu²⁺+2e^-=Cu．
（3）經(jīng)多次循環(huán)后的水層1不能繼續(xù)循環(huán)使用，但可分離出一種重要的硫酸鹽晶體，該晶體的化學(xué)式是FeSO₄•7H₂O；若水層1暴露在空氣中一段時(shí)間后，可以得到另一種重要的硫酸鹽，寫出水層1暴露在空氣中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．
（4）利用上述礦石直接通過還原法獲得的銅能否用于電子工業(yè)？否（填“能”或“否”），原因是含有大量雜質(zhì)而影響銅的導(dǎo)電性．

Answer 1

分析 用稀硫酸處理礦石時(shí)，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應(yīng)，脈石（SiO₂）不反應(yīng)，過濾得到濾液中加入有機(jī)萃取劑分液得到有機(jī)層和水層Ⅰ，水層Ⅰ中的主要物質(zhì)是硫酸亞鐵循環(huán)使用，有機(jī)層中加入反萃取劑分液得到水層2呈藍(lán)色說明萃取了銅離子，主要成分是硫酸銅電解硫酸銅溶液得到精銅和稀硫酸，有機(jī)萃取劑和稀硫酸循環(huán)使用；
（1）由題給信息知氧化亞銅在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成銅和硫酸銅，古代濕法煉銅的主要反應(yīng)是鐵置換銅；
（2）水層2的主要成分是硫酸銅，電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極是水電離出的OH^-放電產(chǎn)生氧氣，而陰極是Cu²⁺放電析出銅；
（3）水層1中的主要物質(zhì)是硫酸亞鐵（用稀硫酸溶解時(shí)生成的銅與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸銅），經(jīng)過多次循環(huán)萃取后，由于硫酸亞鐵濃度過大，必須將其分離出，故該晶體是七水合硫酸亞鐵；硫酸亞鐵中的亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化，故放置在空氣中的溶液顏色會(huì)加深；
（4）因礦石中含有大量的雜質(zhì)，若直接利用還原法所得的銅中含有大量的鐵及不能反應(yīng)的二氧化硅等雜質(zhì)，這樣的銅實(shí)際應(yīng)用價(jià)值很小，不能用于制造導(dǎo)線及電子產(chǎn)品等．

解答 解：分析流程圖，用稀硫酸處理礦石時(shí)，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應(yīng)，脈石（SiO₂）不反應(yīng)，過濾得到濾液中加入有機(jī)萃取劑分液得到有機(jī)層和水層Ⅰ，水層Ⅰ中的主要物質(zhì)是硫酸亞鐵循環(huán)使用，有機(jī)層中加入反萃取劑分液得到水層2呈藍(lán)色說明萃取了銅離子，主要成分是硫酸銅電解硫酸銅溶液得到精銅和稀硫酸，有機(jī)萃取劑和稀硫酸循環(huán)使用；
（1）用稀硫酸處理礦石時(shí)，氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵均與之發(fā)生反應(yīng)，由題給信息知氧化亞銅在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成銅和硫酸銅，故氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，古代濕法煉銅的主要反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（2）水層2的主要成分是硫酸銅，電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極是水電離出的OH^-放電產(chǎn)生氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，而陰極是Cu²⁺放電析出銅，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）水層1中的主要物質(zhì)是硫酸亞鐵（用稀硫酸溶解時(shí)生成的銅與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸銅），經(jīng)過多次循環(huán)萃取后，由于硫酸亞鐵濃度過大，必須將其分離出，故該晶體是七水合硫酸亞鐵，化學(xué)式為FeSO₄•7H₂O，硫酸亞鐵中的亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化，故放置在空氣中的溶液顏色會(huì)加深，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•7H₂O；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（4）因礦石中含有大量的雜質(zhì)，若直接利用還原法所得的銅中含有大量的鐵及不能反應(yīng)的二氧化硅等雜質(zhì)，這樣的銅實(shí)際應(yīng)用價(jià)值很小，不能用于制造導(dǎo)線及電子產(chǎn)品等．
故答案為：否；含有大量雜質(zhì)而影響銅的導(dǎo)電性．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了銅及其化合物的性質(zhì)，金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較、物質(zhì)的分離和提純、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，涉及的方程式比較多，難度中等，需要認(rèn)真分析、提取題中的信息．