初中化学课外阅读

细菌“吃”出来的金属

来源:寒假生活 | 高中生物 | 阅读人次

金属的冶炼方法很多,教材中介绍了工业上冶炼金属的一般方法:热分解法(如Hg,Ag的冶炼等)、热还原法(如Fe, W,Cr等的冶炼)、电解法(如A1,Na等金属的冶炼),另外在“资料”中介绍了湿法金(也称水法冶金),此外,还有其他方法吗?请做下面一道题:
微生物对人类有着各种各样的用途,现在生物工程学家已能利用微生物从矿石中提取金属,在铜矿石中提取铜便是一例。铜矿石中,铜往往与其他元素(特别是硫)结合在一起。有些铜矿中铜的含量很低,以致于冶炼过程十分困难,冶炼成本很高。在此,细菌能帮助我们,某些细菌能利用空气中的氧来氧化硫化亚铜矿石,将不溶性的硫化亚铜转化为可溶性的硫酸铜,同时,这些细菌还利用氧化反应所释放的化学能将CO2等无机物合成C2H12O6。因这些细菌能侵蚀铜矿石,所以被称为“吃岩石的细菌’。在矿石堆里已经有细菌存在,喷洒稀硫酸后,通过细菌的作用使硫化亚铜矿石被氧化成为硫酸铜,从低浓度的硫酸铜溶液中提取金属铜。水则可以循环利用,再回到矿石堆中:
请根据上述材料回答问题:
(1)这种“吃岩石细菌”的新陈代谢类型是什么,它们与绿色植物相比较,同化过程中所需能量的最初来源有何不同?
( 2)从生态学的观点看,该种细菌能否称为“分解者”?
(3)举出由硫酸铜制得金属铜的两种方法(用文字叙述)
(4)在细菌作用下硫化亚铜被氧化的离子方程式:
(5)普通生产铜的方法其中一步是在空气中锻烧硫化亚铜,写出该反应的化学方程式
(6)为了防止污染环境并得副产品亚硫酸钠,常用氢氧化钠溶液吸收锻烧硫化亚铜时产生的气体。请计算锻烧1吨含硫化亚铜8%的矿石时,用l m30.8 mol·L-1的氢氧化钠溶液来吸收反应产生的气体,能得到亚硫酸钠多少吨?(列式计算)
解析:(1)根据题示信息:“在此,细菌能帮助我们,某些细菌利用空气中的氧气……这些细菌能利用氧化还原反应所释放的化学能将CO2等无机物合成C6H12O6”,可知“吃岩石细菌”的新陈代谢类型为自养需氧型。同化过程中,前者所需能量来自体外物质氧化所释放的化学能,后者来自光能。
(2)从生态学的观点看,该种细菌不能称之为“分解者”,因为该细菌能将无机物直接合成有机物,而分解者是异养型的。
(3)从硫酸铜制得金属铜的方法很多:如初中学的“湿法炼铜”即用Fe和CuSO4溶液发生反应,高中学了电化学知识后可用电解溶液的办法制得等。
(4)由于细菌作用时借助了“喷洒酸水”因此其离子方程式可写成:
2Cu2S + 5O2+ 4H+4Cu2++ 2H2O + 2SO42-
(5)普通生产铜的方法是:(1)2Cu2S +3O2= 2Cu2O + 2SO2
(6)SO2+ 2NaOH = Na2SO4+ Na2SO3+ H2O
SO2+Na2SO3+H2O = 2NaHSO3
n(SO2)=n(Cu2S)=106g·8%/160 g·mol-1=500 mol
n(NaOH) = 1 m3·103L·m-3·0.8mol·L4=800 mol
方法一:设生成Na2SO3x mol NaHSO3y mol 由“S”守恒有x+y = 500;由“Na”守恒有:2x+ y=800 解之得:x=300
m(Na2SO3)=300 mol×126 g·mol-1= 37 800 g=0.378 t
方法二:利用化学方程求解。
方法三:利用溶液中电荷守恒求解,设Na2SO3为x mol,由电荷守恒有:n(Na+)=2(SO32-)+n(HSO4-)
即800×1=2x +(500-x)×1,x=300,其他同方法一
另外:还可以利用平均化学式求解,利用特定系数法求解,等。

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