Question

現(xiàn)代社會中銅在電氣、交通、機械和冶金、能源及石化工業(yè)、高科技等領(lǐng)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(xiàn)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(xiàn)代濕法煉銅的重要工藝手段．

已知：①Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；②當?shù)V石中三氧化二鐵含量太低時，可用硫酸和硫酸鐵的混合液浸出銅；③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(fā)生反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O

CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O

、

Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，Cu+2Fe³⁺+2Fe²⁺+Cu²⁺，

（2）“循環(huán)I”經(jīng)多次循環(huán)后的水層1不能繼續(xù)循環(huán)使用，但可分離出一種重要的硫酸鹽晶體．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(fā)生反應的離子方程式

4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O

．
（3）“循環(huán)n”中萃取劑是一類稱作為肟類的有機化合物，如N一510、N一530等．某肟類化合物A的分子結(jié)構(gòu)中僅含n₁個-CH₃、n₂個-OH和n₃個三種基團，無環(huán)狀結(jié)構(gòu)，三種基團的數(shù)目關(guān)系為n₃=

n₁+n₂-2

．若A的相對分子質(zhì)量為116，上述基團連接時碳原子跟碳原子相連，則A的結(jié)構(gòu)簡式是

（4）寫出電解過程中陽極（惰性電極）發(fā)生反應的電極反應式

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂

（5）該工藝最大亮點是它符合下列原理

B

．
A．化學平衡 B．綠色化學 C．質(zhì)量守恒 D．能量守恒  E．相似相溶  F．酸堿中和 G．氧化還原反應
（6）銅、銀、金是人類認識最早的三種金屬，因為很早就被人們用作錢幣，因而有“貨幣金屬”之稱．由于鐵的金屬性比銅、銀、金強，相對而言，人類認識鐵稍晚．某研究性學習小組為了證明鐵的金屬活動性比銅強，他設計了如下方案：
①鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出；
②鐵、銅和氯氣反應分別生成FeCl₃和CuCl₂；
③足量的鐵粉和銅粉和濃硫酸反應生成FeSO₄和CuSO₄；
④銅片置于FeCl₃溶液中銅片逐漸溶解；
⑤把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，交用導線連接，鐵片上無氣泡產(chǎn)生，而銅片上有氣泡產(chǎn)生；
⑥把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片上無氣泡產(chǎn)生．
以上設計合理的有

A

．
A．兩種方案         B．三種方案        C．四種方案       D．五種方案．

Answer 1

分析：（1）氧化銅、三氧化二鐵均可以和強酸發(fā)生反應生成鹽和水，金屬銅和三價鐵之間發(fā)生氧化還原反應；
（2）一定條件下，硫酸亞鐵經(jīng)常以FeSO₄?7H₂O的形式存在，亞鐵離子易被氧化為三價鐵離子；
（3）根據(jù)各個基團的結(jié)構(gòu)特點求算出n₃，根據(jù)A的相對分子質(zhì)量寫出A的最簡式；
（4）電解硫酸銅時，陽極上是氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應；
（5）該工藝過程無污染物生成；
（6）根據(jù)金屬活動性強弱比較的判斷方法分析．

解答：解：（1）氧化銅、三氧化二鐵均可以和強酸發(fā)生反應生成鹽和水，CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，金屬銅和三價鐵之間發(fā)生氧化還原反應，即Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）“循環(huán)Ⅰ”經(jīng)多次循環(huán)后的水層1不能繼續(xù)循環(huán)使用，但可分離出一種重要的晶體FeSO₄?7H₂O，暴露在空氣中一段時間后，可被氧氣氧化，4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（3）-CH₃和一OH都會連到n₃，故滿足的關(guān)系是：n₃=n₁+n₂-2； 由于A的相對分子質(zhì)量為116，故A的結(jié)構(gòu)簡式是CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
故答案為：n₁+n₂-2；CH₃-C（=N-OH）-C（=N-OH）-CH₃；
（4）電解硫酸銅時，陽極上是氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應，即4OH^--4e^-═O₂+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-═O₂+2H₂O；
（5）該工藝過程無污染物生成，符合綠色化學原理，故B正確，故答案為：B；
（6）①活潑性強的置換活潑性弱的，故①正確；
②鐵、銅和氯氣反應分別生成FeCl₃和CuCl₂，不能比較鐵、銅的活潑性，故②錯誤；
③足量的鐵粉和銅粉和濃硫酸反應生成FeSO₄和CuSO₄，不能比較鐵、銅的活潑性，故③錯誤；
④銅片置于FeCl₃溶液中銅片逐漸溶解，說明三價鐵離子氧化性大于二價銅離子，不能比較鐵、銅的活潑性，故④錯誤；
⑤把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，交用導線連接，鐵片上無氣泡產(chǎn)生，而銅片上有氣泡產(chǎn)生，在原電池中鐵作負極，所以鐵的活潑性大于銅，故⑤正確；
⑥把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片上無氣泡產(chǎn)生，鐵在濃硝酸中會鈍化，不能比較鐵、銅的活潑性，故⑥錯誤；
所以設計合理的方案有兩種；故A正確；
故答案為：A．

點評：本題考查了銅及其化合物的性質(zhì)，金屬活動性強弱比較，物質(zhì)的分離和提純，涉及的方程式比較多，難度較大，需要認真分析、提取題中的信息．