Question

铜及其化合物在工业上有许多用途。回答下列问题：

（1）某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

①浸取反应中氧化剂的化学式为        ；滤渣Ⅰ的成分为MnO₂和        （写化学式）。

②“除铁”这一步反应在25℃进行，加入的试剂A为__________，若加A后溶液的PH调为4，溶液中Fe³⁺离子浓度为            mol/L。（已知K_sp[Fe(OH)₃]= 4.0×10^-38）

③“沉锰”（除Mn²⁺）过程中反应的离子方程式                      。

④ 滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是                         （写化学式）。

（2）某实验小组同学用电化学原理模拟湿法炼铜，进行了一系列探究活动。

①下图1为某实验小组设计的原电池装置，盐桥内装载的是足量用饱和氯化钾溶液浸泡的琼脂，反应前电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差25.8g，则导线中通过了_____   mol电子，若不考虑甲、乙两池电解质溶液中的离子向盐桥中移动，则乙池电解质溶液的质量与实验前的电解质溶液的质量差△m=         g。

②其他条件不变，若将盐桥换成光亮的U形弯铜丝浸入甲池与乙池，如图2所示，电流计指针偏转方向与先前一样，但偏转角度明显减小。一段时间后，乙池石墨棒浸入液面以下部分也析出了一层紫红色固体，则甲池铜丝附近溶液的pH___(填“减小”、“增大”或“不变”) ，乙池中石墨为_____极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”) 。

Answer

（1）①MnO2 S、SiO2； ②4.0×10-8③Mn2+ +HCO3-+NH3 = MnCO3↓+ NH4+；④(NH4)2SO4（2）①0.4；12.8②增大； 阴

【解析】

试题分析：（1）①由滤渣1的成份可知反应的化学方程式是：2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O，反应中Mn元素化合价降低，被还原，MnO2为氧化剂，因二氧化硅与酸不反应，则滤渣Ⅰ的成分为MnO2、S和SiO2；

②加入的试剂A应用于调节溶液pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等，溶液pH=4，c（OH-）＝10-10mol/L，Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10-38），则溶液中铁离子浓度：mol/L＝4.0×10-8 mol/L；

③“沉锰”（除Mn2+）过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2+ +HCO3-+NH3 = MnCO3↓+ NH4+；

④滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体；

（2）①图2为原电池反应，Zn为负极，发生：Zn-2e-＝Zn2＋，石墨为正极，发生Cu2++2e-＝Cu，总反应式为Zn+Cu2+═Zn2++Cu，一段时间后，两电极质量相差25.8g，则

Zn+Cu2+═Zn2++Cu 两极质量差△m 转移电子

65g 64g 65g+64g=129g 2mol

25.8g n

则：n＝0.4mol，转移电子的物质的量为0.4mol；

乙池中析出铜的质量为：0.4/2×64g/mol＝12.8g，溶液减少12.8g，乙池电解质溶液的质量与实验前的电解质溶液的质量差12.8g；

②其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则乙装置是电解池，甲装置是原电池，Zn为负极，发生：Zn-2e-＝Zn2＋，Cu丝是正极，正极发生 O2+2H2O+4e-═4OH-，呈碱性，则甲池铜丝附近溶液的pH增大，乙池中与铜线相连石墨电极是阳极，该极上发生的反应式为2Cl--2e-＝Cl2↑，与锌相连石墨电极是阴极，发生反应Cu2++2e-＝Cu。

【考点定位】本题主要是考查了制备方案的设计

【名师点晴】该题侧重于物质分离提纯的方法和流程分析应用、原电池、电解池的工作原理以及电极反应式的书写和电子守恒的应用知识，为高频考点，属于综合知识的考查，侧重于学生的分析能力和实验能力、电化学原理应用能力的考查，解答该类题目时注意把握实验、反应原理和操作流程的目的，特别是主要是物质性质的理解。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。