Question

13．根據(jù)解決問題

（1）電鍍時(shí)，鍍件與電源的負(fù)極連接．
（2）化學(xué)鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層．
①若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用還原劑（填“氧化劑”或“還原劑”）與之反應(yīng)．
②某化學(xué)鍍銅的反應(yīng)速率隨鍍液pH變化如圖1所示．該鍍銅過程中，鍍液pH 控制在12.5左右．據(jù)圖中信息，
給出使反應(yīng)停止的方法：調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9 之間
（3）酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如圖2：
①步驟（i）中Cu₂（OH）₂CO₃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
②步驟（ii）所加試劑起調(diào)節(jié)pH作用的離子是HCO₃^-（填離子符號(hào)）．
③在步驟（iii）發(fā)生的反應(yīng)中，1molMnO₂轉(zhuǎn)移2mol電子，該反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
④步驟（iv）除去雜質(zhì)的化學(xué)方程式可表示為：3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O=NH₄Fe₃ （SO₄）₂（OH）₆+6H⁺     過濾后母液的pH=2.0，c （Fe³⁺）=a mol•L^-1，c （ NH₄⁺）=b mol•L^-1，c （ SO₄^2-）=d mol•L^-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}bxvfjxnz^{2}}$（用含a、b、d 的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）電鍍是將鍍件與電源負(fù)極相連、鍍層與電源正極相連；
（2）①若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，陰極上銅離子得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以需要還原劑與之反應(yīng)；
②根據(jù)圖知，溶液的pH越大反應(yīng)速率越大，可以通過控制溶液pH控制反應(yīng)速率；
（3）銅礦中加入過量稀硫酸，發(fā)生的反應(yīng)有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金屬陽(yáng)離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氫銨，碳酸氫根離子和氫離子反應(yīng)生成二氧化碳，從而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化錳，酸性條件下，二氧化錳和亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子、錳離子和水；向溶液中加入硫酸銨，硫酸銨和鐵離子反應(yīng)生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用過濾方法分離沉淀和溶液，然后通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，再結(jié)合題目分析解答．

解答 解：（1）電鍍是將鍍件與電源負(fù)極相連、鍍層與電源正極相連，
故答案為：負(fù)；
（2）①若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，陰極上銅離子得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以需要還原劑與之反應(yīng)，
故答案為：還原劑；
②根據(jù)圖示信息，pH=8-9之間，反應(yīng)速率為0，所以要使反應(yīng)停止，調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9 之間，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH至8-9 之間；
（3）銅礦中加入過量稀硫酸，發(fā)生的反應(yīng)有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金屬陽(yáng)離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氫銨，碳酸氫根離子和氫離子反應(yīng)生成二氧化碳，從而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化錳，酸性條件下，二氧化錳和亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子、錳離子和水；向溶液中加入硫酸銨，硫酸銨和鐵離子反應(yīng)生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用過濾方法分離沉淀和溶液，然后通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，
①堿式碳酸銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
②題目要求調(diào)高pH，銨根離子顯酸性，碳酸氫根離子顯堿性，則起作用的離子是碳酸氫根離子，
故答案為；HCO₃^-；
③依題意亞鐵離子變成了鐵離子，1mol MnO₂轉(zhuǎn)移電子2 mol，則錳元素從+4變成+2價(jià)，溶液是顯酸性的，方程式經(jīng)過觀察可要補(bǔ)上氫離子，綜合上述分析可寫出離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
④濾后母液的pH=2.0，則c（H⁺）=0.01mol/L，c（Fe³⁺）=a mol•L^-1，c（NH₄⁺）=b mol•L^-1，c（SO₄^2-）=d mol•L^-1，
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）c（N{{H}_{4}}^{+}）{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{（0.01）^{6}}{{a}^{3}×b×f5pn7vn^{2}}$=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}b5njhpfn^{2}}$，

故答案為：$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}bzfh5pt5^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用及電解原理，側(cè)重考查學(xué)生分析能力，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及分離方法是解本題關(guān)鍵，熟悉元素化合物性質(zhì)及基本原理，難點(diǎn)是二氧化錳和亞鐵離子反應(yīng)方程式的書寫，題目難度中等．