Question

13．銅及其化合物在生活、生產中有廣泛應用．請回答下列問題：
（1）自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成CuSO₄溶液向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS，慢慢轉變為銅藍（CuS）．寫出CuSO₄轉變為銅藍的離子方程式Cu²⁺（aq）+ZnS（s）=Zn²⁺（aq）+CuS（s）．
（2）工業上以黃銅礦CuFeS₂）為原料，采用火法熔煉工藝生產銅的中間過程會發生反應：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，該反應的氧化劑是Cu₂O，Cu₂S；驗證反應產生的氣體是SO₂的方法是將氣體通入品紅溶液溶液褪色，加熱恢復原色．
（3）圖I是一種新型燃料電池，它以CO為燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物為電解質，圖II是粗銅精煉的裝置圖，假若用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗．

①寫出A極的電極反應式CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．
②要用燃料電池為電源進行粗銅的精煉實驗，粗銅板應與B極（填“A”或“B”）相連；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為Au、Ag以單質形式沉積在陽極下方，Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中．
③當消耗標準狀況下1.12LCO時，精銅電極的質量變化情況為增加3.2g．
（4）現向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根據該實驗可得出的結論是C（填序號）
A．Ksp（CuCO₃）＜Ksp（CaCO₃） B．c（Cu²⁺）＜c（Ca²⁺）
C．$\frac{{c（C{u^{2+}}）}}{{c（C{a^{2+}}）}}$＞$\frac{{{K_{SP}}（CuC{O_3}）}}{{{K_{SP}}（CaC{O_3}）}}$D．$\frac{{c（C{u^{2+}}）}}{{c（C{a^{2+}}）}}$＜$\frac{{{K_{SP}}（CuC{O_3}）}}{{{K_{SP}}（CaC{O_3}）}}$．

Answer 1

分析 （1）難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化是溶解度大的物質向溶解度小的物質轉化；
（2）根據元素的化合價變化判斷，得電子化合價降低的物質是氧化劑；SO₂具有漂白性，能使品紅溶液褪色，加熱恢復原色；
（3）①原電池負極發生氧化反應，正極發生還原反應，所以通入氧氣的一極為正極，通入CO的一極為負極；
②粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極相連；粗銅中的Au、Ag，它們在電解槽中的下方，以單質形式沉積在陽極下方；Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中；
③根據電子得失守恒以及精銅中銅離子得到電子來計算；
（4）先生成CuCO₃沉淀，說明溶液中銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度$\frac{Ksp（CuC{O}_{3}）}{c（C{u}^{2+}）}$小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子濃度$\frac{Ksp（CaC{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$，據此進行解答．

解答 解：（1）ZnS的溶解度小于銅藍（CuS），CuSO₄轉變為銅藍的離子方程式：Cu²⁺（aq）+ZnS（s）=Zn²⁺（aq）+CuS（s），故答案為：Cu²⁺（aq）+ZnS（s）=Zn²⁺（aq）+CuS（s）；
（2）2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，該反應中銅的化合價由+1價變為0價，銅元素在該反應中得電子化合價降低，所以該反應中的氧化劑是Cu₂O，Cu₂S；
SO₂具有漂白性，能使品紅溶液褪色，加熱恢復原色，所以將氣體通入品紅溶液溶液褪色，加熱恢復原色，
故答案為：Cu₂O，Cu₂S；將氣體通入品紅溶液溶液褪色，加熱恢復原色；
（3）①CO具有還原性，在負極上發生氧化反應生成CO₂，電極反應式為：CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂，
故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．
②因A為負極，B為正極，粗銅精煉時，粗銅作陽極，與電源的正極B相連；Au、Ag比較穩定，不反應，以單質形式沉積在c（陽極）下方，Fe失去電子變成Fe²⁺的形式進入電解液中；
故答案為：B； Au、Ag以單質形式沉積在陽極下方，Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中；
③當消耗標準狀況下1.12L CO時，電極反應式：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂，失去電子為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$×2=0.1mol，精銅電極電極反應式：Cu²⁺+2e^-=Cu，由電子得失守恒可知Cu²⁺的物質的量為$\frac{0.1mol}{2}$=0.05mol，精銅電極的質量增加的質量為：0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案：增加3.2g；
（4）碳酸銅、碳酸鈣的溶度積分別為：Ksp（CuCO₃）=c（Cu²⁺）•c（CO₃^2-）、Ksp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）•c（CO₃^2-），向一含有Ca²⁺、Cu²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，說明銅離子生成碳酸銅沉淀需要的碳酸根離子濃度小于鈣離子生成碳酸鈣沉淀需要的碳酸根離子，即$\frac{Ksp（CuC{O}_{3}）}{c（C{u}^{2+}）}$＜$\frac{Ksp（CaC{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$，整理得：$\frac{{c（C{u^{2+}}）}}{{c（C{a^{2+}}）}}$＞$\frac{{{K_{SP}}（CuC{O_3}）}}{{{K_{SP}}（CaC{O_3}）}}$，故答案為：C．

點評 考查溶解平衡以及沉淀的轉化、氧化還原反應的判斷、SO₂的檢驗、電極反應式的書寫以及有關計算、粗銅的精煉等知識，注意知識的遷移應用是關鍵，難度中等．