Question

【題目】工業(yè)上常以黃銅礦(主要成分是CuFeS2)為原料制備銅以及副產(chǎn)物鐵紅(Fe2O3)，兩種方法均能實現(xiàn)銅的冶煉，其工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)為使“焙燒”反應充分進行，工業(yè)上可采取的措施是____(寫一條)，寫出“焙燒”時反應的化學方程式：___。

(2)“灼燒1”工序中起氧化作用的物質(zhì)是____。

(3)FeCl3溶液“浸取”時，銅的浸出率結果如圖所示。由圖可知，當銅的浸出率為90%時，所采用的實驗條件為____，寫出該工序發(fā)生反應的離子方程式：______。

(4)“調(diào)節(jié)pH”所用試劑X是_____，該工序的目的是除去溶液中的Fe3＋。當調(diào)節(jié)溶液的pH=3.5時，Fe3＋______(填“是”或“不是”)沉淀完全[c(Fe3＋)≤1×10－5molL－1時可認為Fe3＋沉淀完全]，若濾液中c(Cu2＋)=0.2molL－1，此時是否有Cu(OH)2析出?_______(列式計算)。{已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39、Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20}

(5)方法乙比方法甲更好，其原因是_____(寫一點)。

Answer 1

【答案】粉碎固體 2CuFeS2+ 4O2 Cu2S+3SO2+2FeO Cu2S、Cu2O 4h、100℃ CuFeS2+ 4 Fe3+= Cu2++5 Fe2++2S CuO 是 根據(jù)Qc= c(Cu2+)c2(OH-)=0.2×(10-10.5)2=2×10-22＜Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，無Cu(OH)2析出 方法甲流程中產(chǎn)生了SO2，污染環(huán)境

【解析】

(1)根據(jù)影響化學反應速率的因素分析解答；根據(jù)流程圖，“焙燒”時CuFeS2與空氣中的O2反應生成Cu2S、SO2和FeO，據(jù)此書寫反應的方程式；

(2)根據(jù)流程圖，“灼燒1”工序中，Cu2S、Cu2O和FeO反應后生成SO2、Fe2O3和Cu，結合氧化還原反應的規(guī)律分析判斷；

(3)根據(jù)圖像，FeCl3溶液“浸取”時，當銅的浸出率為90%時，所采用的實驗條件為4h、100℃；該工序過程中，FeCl3具有氧化性，CuFeS2和FeCl3溶液反應生成了S，結合化合價的變化，分析判斷其余生成物，再書寫反應的方程式；

(4)加入過氧化氫的目的是將亞鐵離子氧化生成鐵離子，調(diào)節(jié)pH是使鐵離子沉淀，從不引入新的雜質(zhì)角度分析判斷可以使用的試劑；當調(diào)節(jié)溶液的pH=3.5時，c(OH-)=1×10－10.5molL－1，根據(jù)溶度積常數(shù)計算出c(Fe3＋)，看是否小于或等于1×10－5molL－1判斷；若濾液中c(Cu2＋)=0.2molL－1，根據(jù)Qc與Ksp[Cu(OH)2]的大小判斷；

(5)根據(jù)流程圖，方法甲流程中產(chǎn)生了SO2，污染環(huán)境，而方法乙流程中生成的S，不會組成環(huán)境污染。

(1)為使“焙燒”反應充分進行，工業(yè)上可采取的措施有將黃銅礦粉碎、提高反應溫度等方法。根據(jù)流程圖，“焙燒”時反應的化學方程式為2CuFeS2+ 4O2 Cu2S+3SO2+2FeO，故答案為：粉碎固體；2CuFeS2+ 4O2 Cu2S+3SO2+2FeO；

(2)根據(jù)流程圖，“灼燒1”工序中，Cu2S、Cu2O和FeO反應后生成SO2、Fe2O3和Cu，反應中Cu元素的化合價降低，Fe元素和S元素的化合價升高，起氧化作用的物質(zhì)是，故答案為：Cu2S、Cu2O；

(3)根據(jù)圖像，FeCl3溶液“浸取”時，當銅的浸出率為90%時，所采用的實驗條件為4h、100℃；該工序過程中，FeCl3具有氧化性，CuFeS2和FeCl3溶液反應生成了S，同時會生成氯化銅和氯化亞鐵，發(fā)生反應的離子方程式為CuFeS2+ 4 Fe3+= Cu2++5 Fe2++2S，故答案為：4h、100℃；CuFeS2+ 4 Fe3+= Cu2++5 Fe2++2S；

(4)根據(jù)(3)中反應的方程式可知，加入過氧化氫的目的是將亞鐵離子氧化生成鐵離子，調(diào)節(jié)pH是使鐵離子沉淀，為了不引入新的雜質(zhì)，可以選用氧化銅或碳酸銅等調(diào)節(jié)溶液的pH除去溶液中的Fe3＋。當調(diào)節(jié)溶液的pH=3.5時，c(OH-)=1×10－10.5molL－1，則c(Fe3＋)=== 1×10－7.5molL－1＜1×10－5molL－1，Fe3＋完全沉淀；若濾液中c(Cu2＋)=0.2molL－1，則Qc= c(Cu2+)c2(OH-)=0.2×(10-10.5)2=2×10-22＜Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，無Cu(OH)2析出，故答案為：CuO；是；根據(jù)Qc= c(Cu2+)c2(OH-)=0.2×(10-10.5)2=2×10-22＜Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，無Cu(OH)2析出；

(5)方法甲流程中產(chǎn)生了SO2，污染環(huán)境，而方法乙流程中生成的S，不會組成環(huán)境污染，因此方法乙比方法甲更好，故答案為：方法甲流程中產(chǎn)生了SO2，污染環(huán)境。