Question

【題目】以黃銅礦（主要成分二硫化亞鐵銅CuFeS2）為原料，用Fe2(SO4)3溶液作浸取劑提取銅，總反應的離子方程式是CuFeS2 + 4Fe3+ Cu2+ + 5Fe2+ + 2S。

（1）該反應中，Fe3+體現________性。

（2）上述總反應的原理如圖所示。

負極的電極反應式是________。

（3）一定溫度下，控制浸取劑pH = 1，取三份相同質量黃銅礦粉末分別進行如下實驗：

實驗	操作	2小時后Cu2+浸出率/%
I	加入足量0.10 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液	78.2
II	加入足量0.10 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液，通入空氣	90.8
III	加入足量0.10 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液，再加入少量0.0005 mol·L－1 Ag2SO4溶液	98.0

①對比實驗I、II，通入空氣，Cu2+浸出率提高的原因是________。

②由實驗III推測，在浸取Cu2+過程中Ag+作催化劑，催化原理是：

ⅰ．CuFeS2+4Ag+==Fe2++Cu2++2Ag2S

ⅱ．Ag2S+2Fe3+==2Ag++2Fe2++S

為證明該催化原理，進行如下實驗：

a．取少量黃銅礦粉末，加入少量0.0005 mol·L－1 Ag2SO4溶液，充分混合后靜置。取上層清液，加入稀鹽酸，觀察到溶液中________，證明發生反應i。

b．取少量Ag2S粉末，加入________溶液，充分混合后靜置。取上層清液，加入稀鹽酸，有白色沉淀，證明發生反應ii。

（4）用實驗II的浸取液電解提取銅的原理如圖所示：

① 電解初期，陰極沒有銅析出。用電極反應式解釋原因是_______________。

② 將陰極室的流出液送入陽極室，可使浸取劑再生，再生的原理是 _____________________。

Answer 1

【答案】 氧化 CuFeS2 - 4e－== Fe2+ + 2S + Cu2+ 通入O2后，Fe2+ 被氧化為Fe3+，c(Fe2+)降低，c(Fe3+)升高，平衡正向移動 無明顯現象 Fe2(SO4)3溶液 Fe3+ + e－== Fe2+ Fe2+在陽極失電子生成Fe3+ ， SO42－ 通過陰離子交換膜進入陽極室，Fe2(SO4)3溶液再生

【解析】（1）本題考查氧化還原反應中的幾個概念，根據離子反應方程式，Fe3＋→Fe2＋，化合價降低，因此Fe3＋表現氧化性；（2）本題考查原電池的電極反應式的書寫，根據原電池的工作原理，失電子的一極為負極，因此CuFeS2作負極，其電極反應式為CuFeS2－4e－=Fe2＋＋2S＋Cu2＋；（3）考查影響化學反應速率和化學平衡移動的因素，①根據氧氣把Fe2＋氧化成Fe3＋，根據上述反應方程式，減少c(Fe2＋)，促使平衡向正反應方向移動；②a、根據反應方程式，取上層清液，加入稀鹽酸，沒有沉淀產生，說明溶液中不含Ag＋，即說明i發生；b、根據ii反應，需要加入Fe2(SO4)3溶液；（4）本題考查電極反應式的書寫，①實驗II中，加入過量Fe2(SO4)3溶液，Fe3＋過量，因為Fe3＋的氧化性強于Cu2＋，因此Fe3＋先放電，即Fe3＋＋e－=Fe2＋；②陽極上發生Fe2＋－e－=Fe3＋，Fe2＋在陽極失電子生成Fe3＋ ， SO42－ 通過陰離子交換膜進入陽極室，Fe2(SO4)3溶液再生。