Question

某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和大量脉石（SiO₂）,现采用酸浸法从矿石中提取铜，其流程图如下：

已知： ①当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；②反萃取后的水层是硫酸铜溶液，Cu²⁺浓度约为50g/L。回答下列问题：

（1）矿石用稀硫酸浸出过程中氧化亚铜发生的反应为：Cu₂O+2H⁺===Cu²⁺+Cu+H₂O；请写出该过程中发生的另一个氧化还原反应的离子方程式：                    。

（2）写出用惰性电极电解水层的电解总反应方程式：                   。

（3）循环中反萃取剂B的主要成分是                   。

（4）某铜矿石样品中，若仅含氧化亚铜、三氧化二铁和脉石三种物质。取该矿石样品200.0g，用100mL1.0mol?L^—1H₂SO₄溶液浸取后，还需加入10mL 1.0mol?L^—1 Fe₂(SO₄)₃溶液才能使铜全部浸出，浸取液经充分电解后可得到 6.4gCu。求铜矿石样品中氧化亚铜和氧化铁的质量分数？

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+ Cu²⁺（2分）

（2）2CuSO₄ + 2H₂O O₂↑+ 2Cu + 2H₂SO₄（2分）

（3）H₂SO₄（2分）  （4）Cu₂O：3.6% （3分）  Fe₂O₃：3.2%（3分）

【解析】

试题分析：（1）氧化铜、三氧化二铁均可以和强酸发生反应生成盐和水，CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O。而金属铜和三价铁之间可以发生氧化还原反应，即Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+Cu²⁺。

（2）惰性电极电解硫酸铜的化学方程式是2CuSO₄ + 2H₂O O₂↑+ 2Cu + 2H₂SO₄。

（3）由于硫酸铜易溶在无机溶剂中，所以循环中反萃取剂B的主要成分是稀硫酸。

（4）电解后生成的铜的质量是6.4g，物质的量是0.1mol，则根据原子守恒可知氧化亚铜的物质的量是0.05mol，所以铜矿石样品中氧化亚铜质量分数是；

根据方程式Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O，反应中生成的铜是0.05mol。则根据Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+ Cu²⁺可知与铜反应的硫酸铁是0.05mol，其中有0.01L×1.0mol/L＝0.01mol硫酸铁是另外加入的，则氧化铁和稀硫酸反应生成的硫酸铁是0.04mol，则氧化铁的物质的量是0.04mol，所以氧化铁的质量分数是。

考点：考查氧化还原反应方程式、电解反应式的书写、萃取剂的选择以及物质含量的计算

点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力。该类试题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识。它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。