Question

我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS₂)，湿法炼铜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：CuFeS₂＋NH₃·H₂O＋O₂＋OH^－→ Cu(NH₃)₄^2＋＋Fe₂O₃＋SO₄^2－＋H₂O(未配平)

（2）用化学用语解释氨水溶液的酸碱性______________________________.

（3）生产中为了稳定溶液的pH，可以在浸出液加入___________________（物质名称）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

2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO42-＋18H2O H2O2受热分解（产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等） ）NH3·H2O NH4+ + OH- 氯化铵（合理铵盐均可） Fe2(SO4)3、H2SO4 4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O或S8＋12O2＋8H2O=8SO42-＋16H＋任写一个 4.25 mol

【解析】本题主要考查氧化还原反应。

I．（1）①该反应的离子方程式为2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋＝2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SO42-＋18H2O。

②该反应在25—50℃下进行，双氧水易分解，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，其原因为H2O2受热分解（产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等。

Ⅱ.（2）用化学用语解释氨水溶液的酸碱性：NH3·H2ONH4++OH-。

（3）生产中为了稳定溶液的pH，可以在浸出液加入氯化铵（合理铵盐均可），构成NH3、H2O-NH4Cl缓冲溶液。

Ⅲ.（4）在微生物的作用下，可以循环使用的物质有Fe2(SO4)3、H2SO4，微生物参与反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O或S8＋12O2＋8H2O=8SO42-＋16H＋。

（5）CuFeS2中Cu呈+2价。Fe呈+2价，S呈-2价，假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+，CuFeS2～Fe3+～2SO42-～17e-，当有2molSO42-生成时，理论上消耗O2的物质的量为17/4mol=4.25mol。