Question

（16分）辉铜矿是冶炼铜的重要原料。

（1）工业上冶炼粗铜的某种反应为：Cu₂S+O₂＝2Cu+SO₂

①当产生标况下11.2L气体时，转移电子数目为      ；

②将粗铜进行电解精炼，粗铜应与外电源的             极相接；若精炼某种仅含杂质锌的粗铜，通电一段时间后测得阴极增重ag，电解质溶液增重bg，则粗铜中含锌的质量分数为            ；

（2）将辉铜矿、软锰矿做如下处理，可以制得碱式碳酸铜：

①铜单质放置于潮湿空气中，容易生成碱式碳酸铜，反应化学方程式是               ；

②步骤Ⅱ中，碳酸氢铵参与反应的离子方程式为                                ；

③步骤Ⅰ中发生如下3个反应，已知反应i)中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应iii)的化学方程式。

i)Fe₂O₃+3H₂SO₄ ＝Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

ii) Cu₂S+ Fe₂(SO₄)₃ ＝CuSO₄+CuS+2FeSO₄

iii)                                              

④步骤Ⅱ中调节pH后的溶液中，铜离子浓度最大不能超过       mol/L。

（已知K_sp[(Cu(OH)₂)]＝2×10^－a）

Answer

（1）3NA （2）正 ③ （2）①2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2(OH)2CO3 ②HCO3－＋H＋＝H2O＋CO2↑

③iii)MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O ④2×1021－a

【解析】

试题分析：（1）①根据反应Cu2S+O2＝2Cu+SO2可知，反应中氧元素化合价和铜元素化合价降低，只有硫元素的化合价从－2价升高到＋4价，失去6个电子，所以当产生标况下11.2L气体即0.5mol二氧化硫时，转移电子物质的量是0.5mol×6＝3mol，其数目为3NA。

②将粗铜进行电解精炼，粗铜应与外电源的正极相接；若精炼某种仅含杂质锌的粗铜，通电一段时间后测得阴极增重ag，增加的质量即为析出的铜，电解质溶液增重bg，设参加反应的锌和铜的质量分别是mg、ng，则m+n-a=b，根据电子守恒可知 ，解得m＝65b，则粗铜中含锌的质量分数为 ＝。

（2）①铜单质放置于潮湿空气中，容易与氧气、水、二氧化碳等结合生成碱式碳酸铜为生锈，反应化学方程式是2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2(OH)2CO3。

②步骤Ⅱ是调节溶液pH的，因此碳酸氢铵与氢离子反应，则反应的离子方程式为HCO3－＋H＋＝H2O＋CO2↑。

③硫酸铁起催化作用，则第二步中生成的硫酸亚铁需要在第三步中重新被氧化生成硫酸铁，因此反应的化学方程式为MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O。

④溶液的pH＝3.5，则溶液中氢氧根浓度是10－10.5mol/L，所以根据氢氧化铜的溶度积常数可知，铜离子的浓度不能超过 ＝2×1021－a mol/L。

考点：考查氧化还原反应计算、粗铜精炼的计算、物质制备实验条件控制以及溶度积常数的应用