Question

3．輝銅礦的主要成分是Cu₂S，可用于制取金屬銅和銅鹽．

（1）己知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
C（s）+S₂（g）═CS₂（g）△H₁=akJ•mol^-1
Cu₂S（s）+H₂（g）═2Cu（s）+H₂S（g）△H₂=bkJ•mol^-1
2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H₃=ckJ•mol^-1
則C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g）的△H=a+2b+ckJ•mol^-1（用含 a、b、c 的代數(shù)式表示）．
（2）從輝銅礦中浸取銅元素，可用FeC₃作浸取劑．
①反應(yīng)Cu₂S+4FeCl₃═2CuCl₂+4FeCl₂+S，每生成Imol CuCl₂，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol 或 1.204×10²⁴；浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下可維持Fe3+較高濃度．有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O．
②浸取過(guò)程中加入洗滌劑溶解硫時(shí)，銅元素的浸取率的變化見(jiàn)圖1．其原因是生成的硫覆蓋在Cu₂S表面，阻礙浸�。�
③353K時(shí)，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，能加快銅元素的浸取速率，其反應(yīng)原理可用化學(xué)方程式表示為Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S、CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂
（3）輝銅礦可由黃銅礦（主要成分為CuFeS₂）通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成，有關(guān)轉(zhuǎn)化見(jiàn)圖2．轉(zhuǎn)化時(shí)正極的電極反應(yīng)式為2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑．
（4）CuCl懸濁液中加入Na₂S，發(fā)生的反應(yīng)為2CuCl（s）+S₂^-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.76×10³⁰[己知K_sp（CuCl）=l.2×l0^-6，K_sp（Cu₂S）=2.5×l0^-43]．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題給熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律可求算C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g） 的反應(yīng)熱；
（2）①化合價(jià)升高元素失電子，化合價(jià)降低元素得到電子，化合價(jià)升高數(shù)=化合價(jià)降低數(shù)=轉(zhuǎn)移電子數(shù)；浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下亞鐵離子被氧化為鐵離子；
②生成的硫覆蓋在Cu₂S表面，阻礙浸取；
③353K時(shí)，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，氯化銅與硫化亞銅反應(yīng)生成氯化亞銅，氯化亞銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；
（3）利用原電池原理，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，2CuCl（s）+S₂^-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），結(jié)合溶度積計(jì)算．

解答 解：（1）①C（s）+S₂（g）═CS₂（g）△H₁=akJ•mol^-1
②Cu₂S（s）+H₂（g）═2Cu（s）+H₂S（g）△H₂=bkJ•mol^-1
③2H₂S（g）═2H₂（g）+S₂（g）△H₃=ckJ•mol^-1
由①+②×2+③可得：C（s）+2Cu₂S（s）═4Cu（s）+CS₂（g）的△H=（a+2b+c）kJ•mol^-1，
故答案為：a+2b+c；
（2）①反應(yīng)Cu₂S+4FeCl₃═2CuCl₂+4FeCl₂+S，反應(yīng)中，F(xiàn)eCl₃中Fe元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2價(jià)，Cu₂S中Cu元素的化合價(jià)由+1價(jià)升高為+2價(jià)，硫元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高為0價(jià)，化合價(jià)升高數(shù)=化合價(jià)降低數(shù)=轉(zhuǎn)移電子數(shù)=4，每生成1mol CuCl₂，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol 或 1.204×10²⁴，浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下亞鐵離子被氧化，生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2mol 或 1.204×10²⁴；4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O；
②浸取過(guò)程中，洗滌硫和洗去硫相比較，洗滌硫銅的浸取率偏低，原因?yàn)樯�成的硫覆蓋在Cu₂S表面，阻礙浸取，
故答案為：生成的硫覆蓋在Cu₂S表面，阻礙浸��；
③353K時(shí)，向FeCl₃浸取液中加入CuCl₂，氯化銅與硫化亞銅反應(yīng)Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S，生成的氯化亞銅與氯化鐵反應(yīng)CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂，能加快銅元素的浸取速率，
故答案為：Cu₂S+2CuC1₂=4CuC1+S、CuCl+FeCl₃═CuCl₂+FeCl₂；
（3）由黃銅礦（主要成分為CuFeS₂）通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為：2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑，
故答案為：2CuFeS₂+6H⁺+2e^-=Cu₂S+2Fe²⁺+3H₂S↑；
（4）K_sp（CuCl）=l.2×l0^-6，K_sp（Cu₂S）=2.5×l0^-43]，2CuCl（s）+S^2-（aq）?Cu₂S（s）+2Cl^-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{C}^{2}（C{l}^{-}）}{C（{S}^{2-}）}$=$\frac{{{K}_{SP}}^{2}（CuCl）}{{K}_{SP}（C{u}_{2}S）}$=$\frac{（1.2×1{0}^{-6}）^{2}}{2.5×1{0}^{-43}}$=5.76×10³⁰，
故答案為：5.76×10³⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)熱的計(jì)算、鐵銅的性質(zhì)、沉淀溶解平衡的計(jì)算，難點(diǎn)為（4）的計(jì)算，掌握蓋斯定律的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)原理是解答關(guān)鍵，題目難度中等．