Question

（14分）铜在自然界存在于多种矿石中．

（Ⅰ）以硅孔雀石（主要成分为CuSiO₃•2H₂O，含少量SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃等杂质）为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

已知：Fe³⁺、Cu²⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、6.7和9.7．

（1）“溶浸”中CuSiO₃•2H₂O和H₂SO₄发生反应的化学方程式            ．

（2）“溶浸”中，选取浓度为20% H₂SO₄为浸出剂，铜的浸出率与浸出时间的关系见图1．由图1可得，随着浸出时间的增长，             (至少写一条变化规律)．

（3）“除杂”中，加入MnO₂的作用是            （用离子方程式表示）．“除杂”中需在搅拌下加入石灰乳以调节溶液的pH到3～4，沉淀部分杂质离子，分离得滤液．滤渣的主要成分为         ．

（Ⅱ）以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）为原料炼制精铜的工艺流程如下：

黄铜矿精铜冰铜（Cu₂S和FeS）粗铜精铜

（4）“还原”工艺中其中一个反应为：Cu₂S+2Cu₂O 6Cu+SO₂↑，该反应的氧化剂是    ．

（5）粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，电解精炼铜时，阴极反应式为         ．完成图2中由粗铜电解得到精铜的示意图，并作相应标注．

Answer

（14分，每空2分）（1）CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O；

（2）铜的浸出率相应增加；浸出时间超过24小时后，铜的浸出率变化不是很明显；

（3）2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++2H2O+Mn2+；Fe(OH)3；

（4）Cu2O、Cu2S；

（5）Cu2++2e﹣=Cu；

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【解析】

试题分析：（1）根据复分解反应的规律：强酸制取弱酸，“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生反应的化学方程式是CuSiO3•2H2O+H2SO4=CuSO4+H2SiO3+2H2O；（2）“溶浸”中，选取浓度为20% H2SO4为浸出剂，铜的浸出率与浸出时间的关系如图所示，根据图示可知，随着浸出时间的增长铜的浸出率相应增加；浸出时间达到24小时时，浸出率达到最大值，浸出时间超过24小时后，铜的浸出率变化不是很明显；（3）MnO2 中的Mn元素化合价是+4价，有氧化性。可以将有还原性的微粒Fe2+氧化转化为Fe3+，使之形成沉淀而除去；因此“除杂”中，加入MnO2的作用用方程式表示是2Fe2++MnO2+4H+= 2Fe3++ 2H2O+Mn2+；“除杂”中需在搅拌下加入石灰乳以调节溶液的pH到3～4，沉淀部分杂质离子，分离得滤液．滤渣的主要成分为反应产生的Fe3+水解形成的Fe(OH)3；（4）在反应Cu2S+2Cu2O 6Cu+SO2↑中，Cu2S、Cu2O中的铜元素反应后元素的化合价由反应前的+1价变为单质0价，获得电子作氧化剂，Cu2S中的S化合价由-2价变为反应后SO2中的+4价，化合价升高，失去电子，被氧化，作还原剂；因此该反应的氧化剂是Cu2O、Cu2S；（5）粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，在阴极Cu2+得到电子被单质Cu，因此阴极反应式为Cu2++2e﹣=Cu；．粗铜电解得到精铜的示意图是

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考点：考查铜的制取工艺流程及铜的精炼的知识。