以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示: Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。 Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验 将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。 Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:2RH(有机相)+Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+2H+(水相) 分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。 Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。 (1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应: CuFeS2+4H+=Cu2++Fe2++2H2S 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ ①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。 ②电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是______________________。 (2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。 (3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是__________;加入有机萃取剂的目的是__________。 (4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是____________。 (5)步骤Ⅳ,若电解200 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。 |