Question

現代社會中銅在不同領域有廣泛的應用。某銅礦石含氧化銅、氧化亞銅、三氧化二鐵和脈石（SiO₂)，現采用酸浸法從礦石中提取銅，其工藝流程圖如下。其中銅的萃取（銅從水層進入有機層的過程）和反萃取（銅從有機層進入水層的過程）是現代濕法煉銅的重要工藝手段。

已知：反萃取后的水層2是硫酸銅溶液。回答下列問題：
(1）礦石用稀硫酸處理過程中發生多步反應，除了發生Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O和Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O反應外，其它反應的離子方程式為____________________________________________。
(2)檢驗濾液中是否含有Fe³⁺的方法是____________________________________________________。
(3)“循環I”經多次循環后的水層1不能繼續循環使用，但可分離出一種重要的硫酸鹽，若水層1暴露在空氣中一段時間后，可以得到另一種重要的硫酸鹽，寫出水層l暴露在空氣中發生反應的離子方程式________                                                             _____________。
(4）寫出電解過程中陽極（惰性電極）發生反應的電極反應式 __________________。
(5)“循環Ⅲ”中反萃取劑的主要成分的化學式是________________。
(6) 黃銅礦（主要成分CuFeS₂）是提取銅的主要原料，可采用火法溶煉工藝生產銅，該工藝的中間過程會發生反應：Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑。該反應中，_______ (填化學式)作還原劑，每生成1mol Cu，反應中轉移電子的物質的量為____________。

Answer 1

(1)CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O；2Fe³⁺+Cu＝2Fe²⁺+Cu²⁺(每個方程2分)
(2)取少量濾液于試管中(1分)，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液變紅，說明含有Fe³⁺，如果不變紅，說明不含有Fe³⁺(1分)。
(3) 4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O  (4) 4OH^－-2e^－＝2 H₂O+ O₂↑
(5)H₂SO₄(1分，寫名稱不得分)  (6)Cu₂S(1分)；1mol(缺少單位扣1分)

試題分析：（1）氧化亞銅、氧化銅、三氧化二鐵均可以和強酸發生反應生成鹽和水，Cu₂O+2H⁺＝Cu²⁺+Cu+H₂O、CuO+2H⁺＝Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺＝2Fe³⁺+3H₂O。鐵離子具有氧化性，能氧化金屬銅，則金屬銅和三價鐵之間發生氧化還原反應的離子方程式為Cu+2Fe³⁺＝2Fe²⁺+Cu²⁺。
（2）鐵離子能和KSCN溶液反應使溶液顯紅色，據此可以檢驗鐵離子，即取少量濾液于試管中，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液變紅，說明含有Fe³⁺，如果不變紅，說明不含有Fe³⁺。
（3）根據流程圖可知，濾液中含有亞鐵離子，因此“循環Ⅰ”經多次循環后的水層1不能繼續循環使用，可分離出一種重要的晶體FeSO₄?7H₂O。由于亞鐵離子具有還原性極易被氧化生成鐵離子，所以暴露在空氣中一段時間后，可被氧氣氧化，反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺＝4Fe³⁺+2H₂O。
（4）電解池中陽極失去電子，發生氧化反應。所以電解硫酸銅時，陽極上是氫氧根離子發生失電子的氧化反應，電極反應式為4OH^--4e^-＝O₂↑+2H₂O。
（5）電極硫酸銅后有硫酸生成，因此“循環Ⅲ”中反萃取劑的主要成分是硫酸，化學式為H₂SO₄。
（6）根據反應可知Cu₂S＋2Cu₂O＝6Cu+SO₂↑，Cu₂S中S元素化合價從－2價升高到＋4價，被氧化，Cu₂S是還原劑。根據方程式可知，銅元素的化合價從＋1價降低到0價，得到1個電子，所以每生成1mol Cu，反應中轉移電子的物質的量為1mol。