Question

9．某化工廠冶煉金屬、回收硫的工藝流程如下：

I．回收硫
（1）工業(yè)上，采用飽和亞硫酸鈉溶液吸收煙氣中二氧化硫，寫(xiě)出離子方程式：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-．
然后，加熱吸收液收集SO₂．將二氧化硫、空氣在稀硫酸中構(gòu)成原電池，負(fù)極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
Ⅱ．冶煉銅
（2）工業(yè)上，火法冶煉銅分兩步：第一步，含銅礦（主要成分是Cu₂S）在空氣中煅燒生成氧化亞銅和刺激性氣味氣體；第二步，氧化亞銅和銅礦在高溫下反應(yīng)生成銅和刺激性氣體．寫(xiě)出冶煉銅的總反應(yīng)方程式：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂．
（3）用電解法精煉粗銅（含銀、金、鐵、鋅雜質(zhì)），裝置如圖所示．
下列說(shuō)法不正確的是BC．
A．Y極為粗銅、X極為純銅
B．X極凈增質(zhì)量等于Y極凈減質(zhì)量
C．銅鹽溶液都可以作精煉銅的電解質(zhì)溶液
D．若電路有1mol電子轉(zhuǎn)移，則X極凈增32g
（4）幾種金屬離子的沉淀pH：

金屬氫氧化物	開(kāi)始沉淀pH	完全沉淀的pH
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.7
Cu（OH）2	4.6	6.4
Zn（OH）2	5.9	8.9

銅鹽溶液中Fe²⁺，Zn²⁺對(duì)精煉銅可能會(huì)產(chǎn)生影響．工業(yè)上，除去Fe²⁺方法是氧化沉淀法，在酸性混合溶液中加入雙氧水（選填：雙氧水、次氯酸鈉、氯水或高錳酸鉀溶液）將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．加入堿調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.7＜pH＜4.6．
Ⅲ．冶煉鐵
（5）化工廠利用菱鐵礦（主要成分是碳酸亞鐵）冶煉鐵的原理是（用化學(xué)方程式表示）：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂．生鐵煉鋼的主要原理是高溫下，用氧化劑降低生鐵中碳等雜質(zhì)含量．
（6）生鐵在濕潤(rùn)空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕最終生成紅色鐵銹，金屬電化腐蝕類(lèi)型為吸氧腐蝕．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫生成亞硫酸氫鈉；二氧化硫在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸；
（2）火法冶煉銅的總反應(yīng)是硫化亞銅和氧氣反應(yīng)生成銅和二氧化硫；
（3）電解法精煉銅，陽(yáng)極為粗銅，陰極為精銅，陽(yáng)極上雜質(zhì)鐵、鋅活潑性強(qiáng)于銅，先放電，陰極上溶液中的銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)在陰極析出，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，據(jù)此解答；
（4）從表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)pH值大于3.7時(shí)，三價(jià)鐵離子完全沉淀，當(dāng)pH值大于4.6時(shí)，銅離子開(kāi)始沉淀，要除去銅離子中的二價(jià)鐵離子，應(yīng)先加人氧化劑將二價(jià)鐵離子氧化，然后通過(guò)調(diào)節(jié)pH值使三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；
（5）碳酸亞鐵分解生成氧化亞鐵和二氧化碳，用一氧化碳還原氧化亞鐵．鋼中雜質(zhì)含量較少，煉鋼原理是，用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質(zhì)，降低雜質(zhì)含量；
（6）生鐵在中性環(huán)境、弱堿性環(huán)境發(fā)生吸氧腐蝕，最終生成氧化鐵．

解答 解：（1）亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫生成亞硫酸氫鈉，離子方程式：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-，
二氧化硫在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸，電極反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-；SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（2）火法冶煉銅的總反應(yīng)是硫化亞銅和氧氣反應(yīng)生成銅和二氧化硫，化學(xué)方程式為：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
故答案為：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
（3）A．電解法精煉銅，陽(yáng)極為粗銅，陰極為精銅，故A正確；
B．陽(yáng)極上鐵、鋅優(yōu)先失去電子，所以?xún)蓸O質(zhì)量變化不相等，故B錯(cuò)誤；
C．不能用氯化銅做電解質(zhì)，因?yàn)槁入x子可能在陽(yáng)極上放電生成有毒氯氣，故C錯(cuò)誤；
D．依據(jù)電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，可知若電路有1mol電子轉(zhuǎn)移，則陰極凈增32g，故D正確；
故選：AD；
（4）要除去銅離子中的二價(jià)鐵離子，應(yīng)先加人氧化劑將二價(jià)鐵離子氧化，雙氧水做氧化劑對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為水，不會(huì)引人雜質(zhì)離子，反應(yīng)的離子方程式：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
從表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)pH值大于3.7時(shí)，三價(jià)鐵離子完全沉淀，當(dāng)pH值大于4.6時(shí)，銅離子開(kāi)始沉淀，要除去銅離子中的二價(jià)鐵離子，應(yīng)控制3.7＜pH＜4.6；
故答案為：氧化沉淀法；雙氧水；3.7＜pH＜4.6；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）碳酸亞鐵分解生成氧化亞鐵和二氧化碳，用一氧化碳還原氧化亞鐵，反應(yīng)的方程式為：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂，
煉鋼原理是，用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質(zhì)，降低雜質(zhì)含量；
故答案為：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，F(xiàn)eO+CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂；用氧化劑氧化生鐵中含碳等雜質(zhì)，降低雜質(zhì)含量；
（6）生鐵在中性環(huán)境、弱堿性環(huán)境發(fā)生吸氧腐蝕，最終生成氧化鐵，
故答案為：吸氧腐蝕．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了尾氣的處理，電解法精煉銅，物質(zhì)的分離與提純，金屬的冶煉，熟悉電解池工作原理、冶煉鋼鐵的原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．