Question

8．（1）電鍍是將鍍件與電源的負極連接．
（2）化學鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質沉淀在鍍件表面形成的鍍層．
①若用銅鹽進行化學鍍銅，應選用還原劑（填“氧化劑”或“還原劑”）與之反應．
②某化學鍍銅的反應速率隨鍍液pH變化如右圖所示．該鍍銅過程中，鍍液
pH控制在12.5左右．據圖中信息，給出使反應停止的方法：調節溶液的pH至8-9之間．
（3）酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如圖：

①步驟（i）中Cu₂（OH）₂CO₃發生反應的化學方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
②步驟（ii）所加試劑起調節pH作用的離子是HCO₃^-（填離子符號）．
③在步驟（iii）發生的反應中，1molMnO₂轉移2mol電子，該反應的離子方程式為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
④步驟（iv）除去雜質的化學方程式可表示為3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O═NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺，過濾后母液的pH=2.0，c（Fe³⁺）=a mol•L^-1，c（NH₄⁺）=b mol•L^-1，c（SO₄^2-）=d mol•L^-1，該反應的平衡常數K=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}bp9vv5xb5^{2}}$（用含a、b、d的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）電鍍是將鍍件與電源負極相連、鍍層與電源正極相連；
（2）①若用銅鹽進行化學鍍銅，陰極上銅離子得電子發生氧化反應，所以需要還原劑與之反應；
②根據圖知，溶液的pH越大反應速率越大，可以通過控制溶液pH控制反應速率；
（3）銅礦中加入過量稀硫酸，發生的反應有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金屬陽離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氫銨，碳酸氫根離子和氫離子反應生成二氧化碳，從而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化錳，酸性條件下，二氧化錳和亞鐵離子反應生成鐵離子、錳離子和水；向溶液中加入硫酸銨，硫酸銨和鐵離子反應生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用過濾方法分離沉淀和溶液，然后通過蒸發濃縮、冷卻結晶得到硫酸銅晶體，再結合題目分析解答．

解答 解：（1）電鍍是將鍍件與電源負極相連、鍍層與電源正極相連，故答案為：負；
（2）①若用銅鹽進行化學鍍銅，陰極上銅離子得電子發生氧化反應，所以需要還原劑與之反應，故答案為：還原劑；
②根據圖示信息，pH=8-9之間，反應速率為0，所以要使反應停止，調節溶液的pH至8-9 之間，故答案為：調節溶液的pH至8-9 之間；
（3）銅礦中加入過量稀硫酸，發生的反應有Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，溶液中金屬陽離子有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，溶液呈酸性，加入碳酸氫銨，碳酸氫根離子和氫離子反應生成二氧化碳，從而增大溶液pH；向溶液中加入少量二氧化錳，酸性條件下，二氧化錳和亞鐵離子反應生成鐵離子、錳離子和水；向溶液中加入硫酸銨，硫酸銨和鐵離子反應生成沉淀NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，采用過濾方法分離沉淀和溶液，然后通過蒸發濃縮、冷卻結晶得到硫酸銅晶體，
①堿式碳酸銅與硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳和水，反應方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
②題目要求調高pH，銨根離子顯酸性，碳酸氫根離子顯堿性，則起作用的離子是碳酸氫根離子，故答案為；HCO₃^-；
③依題意亞鐵離子變成了鐵離子，1mol MnO₂轉移電子2 mol，則錳元素從+4變成+2價，溶液是顯酸性的，方程式經過觀察可要補上氫離子，綜合上述分析可寫出離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
④濾后母液的pH=2.0，則c（H⁺）=0.01mol/L，c（Fe³⁺）=a mol•L^-1，c（NH₄⁺）=b mol•L^-1，c（SO₄^2-）=d mol•L^-1，該反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）．{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{（0.01）^{6}}{{a}^{3}×b×p9vv5xb5^{2}}$=$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}bp9vv5xb5^{2}}$，
故答案為：$\frac{1{0}^{-12}}{{a}^{3}bp9vv5xb5^{2}}$．

點評 本題考查物質分離和提純的綜合應用及電解原理，側重考查學生分析能力，明確流程圖中發生的反應及分離方法是解本題關鍵，熟悉元素化合物性質及基本原理，難點是二氧化錳和亞鐵離子反應方程式的書寫，題目難度中等．