20.以黃銅礦精礦為原料,制取硫酸銅及金屬銅的工藝如下所示:
Ⅰ.將黃銅礦精礦(主要成分為CuFeS
2,含有少量CaO、MgO、Al
2O
3)粉碎
Ⅱ.采用如下裝置進(jìn)行電化學(xué)浸出實(shí)驗(yàn)將精選黃銅礦粉加入電解槽陽極區(qū),恒速攪拌,使礦粉溶解.在陰極區(qū)通入氧氣,并加入少量催化劑.
Ⅲ.一段時(shí)間后,抽取陰極區(qū)溶液,向其中加入有機(jī)萃取劑(RH)發(fā)生反應(yīng):2RH(有機(jī)相)+Cu
2+(水相)?R
2Cu(有機(jī)相)+2H
+(水相),分離出有機(jī)相,向其中加入一定濃度的硫酸,使Cu
2+得以再生.
Ⅳ.電解硫酸銅溶液制得金屬銅.
(1)黃銅礦粉加入陽極區(qū)與硫酸及硫酸鐵主要發(fā)生以下反應(yīng):
CuFeS
2+4H
+=Cu
2++Fe
2++2H
2S
2Fe
3++H
2S=2Fe
2++S↓+2H
+①陽極區(qū)硫酸鐵的主要作用是
.
②電解過程中,陽極區(qū)Fe
3+的濃度基本保持不變,原因是
.
(2)陰極區(qū),電極上開始時(shí)有大量氣泡產(chǎn)生,后有固體析出,一段時(shí)間后固體溶解.寫出上述現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的反應(yīng)式
.
(3)若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟Ⅲ,分離有機(jī)相和水相的主要實(shí)驗(yàn)儀器是
;加入有機(jī)萃取劑的目的是
.
(4)步驟Ⅲ,向有機(jī)相中加入一定濃度的硫酸,Cu
2+得以再生的原理是
.
(5)步驟Ⅳ,若電解200mL 0.5mol/L的CuSO
4溶液,生成銅3.2g,此時(shí)溶液中離子濃度由大到小的順序是
.