Question

【題目】輝銅礦的主要成分是Cu2S，可用于制取金屬銅和銅鹽。

(1)己知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

C(s)+S2(g)=CS2(g) ΔH1=akJ·mol-1

Cu2S(s)+H2(g)=2Cu(s)+H2S(g) ΔH2=bkJ·mol-1

2H2S(g)=2H2(g)+S2(g) ΔH3=ckJ·mol-1

則C(s)+2Cu2S(s)=4Cu(s)+CS2(g)的ΔH=_________kJ·mol-1（用含 a、b、c 的代數(shù)式表示）。

(2)從輝銅礦中浸取銅元素，可用FeCl3作浸取劑。

①反應(yīng)Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S，每生成1mol CuCl2,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_______；浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下可維持Fe3+較高濃度。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是______________。

②浸取過(guò)程中加入洗滌劑溶解硫時(shí)，銅元素的浸取率的變化見(jiàn)如圖。其原因是_____________。

③353K時(shí)，向FeCl3浸取液中加入CuCl2，能加快銅元素的浸取速率，其反應(yīng)原理可用化學(xué)方程式表示為：__________，CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2。

(3)輝銅礦可由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成，有關(guān)轉(zhuǎn)化見(jiàn)如圖。轉(zhuǎn)化時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_________________。

(4)CuCl懸濁液中加入Na2S，發(fā)生的反應(yīng)為2CuCl(s)+S2-(aq) Cu2S(s)+2Cl-(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ________[己知Ksp(CuCl)=1.2×l0-6，Ksp(Cu2S)=2.5×l0-43]。

Answer 1

【答案】 a+2b+c 2mol 或 1.204×1024 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取 Cu2S+2CuC12=4CuC1+S 2CuFeS2+6H++2e_=Cu2S+2Fe2++3H2S↑ 5.76×1030

【解析】本題以無(wú)機(jī)物質(zhì)的制備為題材，綜合考查熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)平衡及離子反應(yīng)等重要的知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)所學(xué)的相關(guān)知識(shí)及原理解答。

(1)將以上4個(gè)反應(yīng)依次編號(hào)為a、b、c、d，通過(guò)化學(xué)方程式的相加減可得d=a+2b+c，根據(jù)蓋斯定律有ΔH=（a+2b+c）kJ·mol-1，答案為a+2b+c

(2)①Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S反應(yīng)中，FeCl3作氧化劑，生成Imol CuCl2，反應(yīng)2molFeCl3，得到電子也即轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為2*（2-1）mol=2mol或2*6.02*1023=1.204*1024；在有氧條件下，生成的Fe2+又可被氧化為Fe3+，從而維持較高的濃度，發(fā)生的反應(yīng)為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

②未洗硫時(shí)，硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸��；洗去硫時(shí)，增大Cu2S與FeCl3浸取液的接觸面積，浸出效率高。答案為：未洗硫時(shí)，硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取。

③反應(yīng)液中加入CuCl2，生成物中又生成CuCl2，所以CuCl2起催化劑的作用，發(fā)生的第一步反應(yīng)：Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S 。

(3)該裝置為原電池，根據(jù)電子的流向可知CuFeS2得到電子做正極，電解質(zhì)為酸性溶液，電極方程式為：2CuFeS2+6H++2e--=Cu2S+2Fe2++3H2S↑

(4)K=c2(Cl-)/c(S 2-)=c2(Cl-)*c2(Cu+)/c(S 2-)c2(Cu+)=K2sp(CuCl)/Ksp(Cu2S)

=(1.2×l0-6)2/2.5×l0-43=5.76×1030