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++4SO42－+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（其他合理答案也可给分）

（3）；正向

（4）Fe2（SO4）3、H2SO4 （或Fe3+、H+ ）；

4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O或S8+12O2+8H2O8SO42－+16H+任写一个

（5）4．25 mol

【解析】

试题分析：（1）①双氧水将黄铜矿氧化得到硫酸根和三价铁，离子方程式为：2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O；

②H2O2受热易分解，产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解，故答案为：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，可提高另一种反应物的转化率，可提高氨水的浓度、提高氧压，故答案为：提高氨水的浓度、提高氧压；

（3）在25℃下，氨水微弱电离，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，NH3•H2O的电离常数Kb===；铵根能与氢氧根结合，促进水的电离，故答案为：正向；

（4）由图知Fe2（SO4）3、H2SO4是中间产物，可循环使用，离子反应方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O，故答案为：Fe2（SO4）3、H2SO4；4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O；

（5）铁元素最终全部转化为Fe3+，硫元素转化为硫酸根，当有2mol SO42-生成时，失去电子工17mol，消耗O2的物质的量为=4．25mol，故答案为：4．25 mol。

考点：考查了物质的分离提纯、电离常数的计算以及氧化还原反应的计算的相关知识。