Question

我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS₂),随着矿石品味的降低和环保要求的提高，湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出，目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。

I．氧化浸出

（1）在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化，测得有SO₄^2-生成。

①该反应的离子方程式为____ 。

②该反应在25—50℃下进行，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因为      。．

Ⅱ，配位浸出反应原理为：

（2）为提高黄铜矿的浸出率，可采取的措施有 ____（至少写出两点）。

（3）为稳定浸出液的pH，生产中需要向氨水中添加NH₄C1，构成NH₃．H₂O-NH₄Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究：25℃时，向amol．L^-l的氨水中缓慢加入等体积0.02 mol.L^-l的NH₄C1溶液，平衡时溶液呈中性。则NH₃．H₂O的电离常数K_b=_          （用含a的代数式表示）；滴加NH4C1溶液的过程中水的电离平衡_  ___（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

Ⅲ，生物浸出

在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物，并鼓入空气，黄铜矿逐渐溶解，反应釜中各物质的转化关系如图所示。

（4）在微生物的作用下，可以循环使用的物质有          （填化学式），微生物参与的离子反应方程式为____（任写一个）。

（5）假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe³⁺，当有2 mol SO₄^2-生成时，理论上消耗O₂的物质的量为____。

Answer

（1）①2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O；

②H2O2受热分解；产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等；

（2）提高氨水的浓度、提高氧压；（3） ，正向；

（4）Fe2(SO4)3、H2SO4 ；4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O或

S8＋12O2＋8H2O8SO＋16H＋；（5）4.25 mol.

【解析】

试题分析：（1）①过氧化氢将黄铜矿氧化得到硫酸根、铁离子，根据得失电子守恒、元素守恒、电荷守恒写出离子方程式为2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O，答案为：2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO＋18H2O；②过氧化氢在加热的条件下加速分解，同时生成的铁离子、铜离子可以催化过氧化氢的分解，答案为：H2O2受热分解；产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等；（2）增大一种反应物的浓度可以增大另一种反应物的转化率，所以可以通过提高氨水的浓度、提高氧气的压强来提高黄铜矿的浸出率，答案为：提高氨水的浓度、提高氧压；（3）在常温条件下，氨水电离程度很弱，浓度约为0.5ª，根据电荷守恒得c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，氨水的电离常数Kb=[c(NH4+)·c(OH-)]/c(NH3·H2O)=10-7×0.01/0.5a=2×10-9/a，氨与氢氧根结合，促进水的电离，答案为： ，正向；（4）由图可知Fe2(SO4)3、H2SO4是中间产物，可以循环使用，离子反应方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O或者S8＋12O2＋8H2O8SO＋16H＋，答案为：Fe2(SO4)3、H2SO4 ；4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O或S8＋12O2＋8H2O8SO＋16H＋；（5）铁元素转化为Fe3+，硫元素转化为硫酸根，当有2molSO42-生成时，失去17mol电子，消耗氧气的物质的量为17/4mol，答案为：4.25 mol.

考点：考查氧化还原反应离子方程式的书写、物质的量的计算