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黄铜矿工业处理流程(铜矿炼铜流程)

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中3、(10分)工业上综合利用黄铜矿(CuFeS2)制备净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)、铜及其化合物的工业流程4、工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜,(1)冶炼过程中得到Cu2O和Cu的混合物称6、工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:(1)气体A中的...

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由黄铜矿(主要成分是CuFeS 2 )炼制精铜的工艺流程示意图如下: (1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合

(1)2CuFeS 2 +O 2 Cu 2 S+2FeS+SO 2 2FeS+3O 2 2FeO+2SO 2 FeSiO 3

(2)2Cu 2 S+3O 2 2Cu 2 O+2SO 2 2Cu 2 O+Cu 2 S 6Cu+SO 2 ↑

(3)c Cu 2 + +2e - =Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe 2 + 的形式进入电解液中

(1)抓住信息黄铜矿先与空气中的氧气反应生成Cu和FeS,然后FeS又与氧气反应生成低价氧化物FeO和SO 2 ,配平即可;炉渣为FeO和SiO 2 反应生成的FeSiO 3 ;(2)依据信息第一个反应为Cu 2 S与氧气反应生成Cu 2 O,依据元素守恒和得失电子守恒可知还应生成SO 2 ;第二个反应Cu 2 S与Cu 2 O反应生成Cu,依据元素守恒可知还应生成SO 2 ;(3)电解精炼铜,粗铜为阳极,接电源正极,所以c为阳极、d为阴极,d发生得电子的反应Cu 2 + +2e - =Cu;Au、Ag排在金属活动顺序Cu的后面,不能失电子以单质的形式存在阳极泥中,Fe排在Cu之前,在阳极失电子,发生反应Fe-2e - =Fe 2 + ,但Fe 2 + 在阴极不能得电子,故以Fe 2 + 的形式存在溶液中。

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS 2 )冶炼铜的主要流程如下: (1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中

(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体,

a、浓H 2 SO 4 不能吸收二氧化硫,故a错误;

b、氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,故b正确;

c、NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,故c正确;

d、稀HNO 3 可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故d错误;

故答案为:bc;

(2)用稀H 2 SO 4 浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe 3+ ;Fe 2+ 具有还原性,可以利用KMnO 4 溶液检验,取少量溶液,滴加KMnO 4 溶液,KMnO 4 溶液紫色褪去,

故答案为:取少量溶液,滴加KMnO 4 溶液,KMnO 4 溶液紫色褪去;

(3)由流程图转化可知,Cu 2 O与Al反应置换反应生成Al 2 O 3 与Cu,反应方程式为3Cu 2 O+2Al

 高温 

.

 

Al 2 O 3 +6Cu,

故答案为:3Cu 2 O+2Al

 高温 

.

 

Al 2 O 3 +6Cu;

(4)a.精炼铜时,粗铜做阳极,连接电源正极,发生氧化反应故a正确;  

b.溶液中Cu 2+ 向阴极移动,故b错误;

c.Ag、Pt、Au不如铜活泼,铜放电后Ag、Pt、Au从粗铜脱落,利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属,故c正确;          

d.反应中有热能产生,所以电能不是全部转化为化学能,故d错误;

故答案为:ac;

(5)利用反应2Cu+H 2 O 2 +H 2 SO 4 ═CuSO 4 +2H 2 O可制得CuSO 4 ,若将该反应设计为原电池,正极上是过氧化氢得到电子发生还原反应,酸性溶液中以水的形式存在,其正极电极反应式为:2H + +H 2 O 2 +2e =2H 2 O,故答案为:2H + +H 2 O 2 +2e =2H 2 O.

(10分)工业上综合利用黄铜矿(CuFeS 2 )制备净水剂高铁酸钠(Na 2 FeO 4 )、铜及其化合物的工业流程

(1)12.5mol(2分)

(2)2Fe(OH) 3 +3NaClO+4NaOH=2Na 2 FeO 4 +3NaCl+5H 2 O(2分) 稀硫酸   KMnO 4 (2分)

(3)2Cu-2e - +H 2 O=Cu 2 O+2H + (2分)

(4)c(Na + )>c(HSO 3 - )>c(SO 3 2 - ) >c(OH - )=c(H + ) (2分)

试题分析:(1)CuFeS 2 铁元素的化合价为+2,则S元素的化合价为-2价。在反应中铁元素的化合价部分从+2价升高到+3价,失去1个电子。S元素的化合价从-2价升高到+4价,失去6个电子。铜元素的化合价从+2价降低到0价,氧元素的化合价从0价降低到-2价。因此8molCuFeS 2 处于反应共转移电子的物质的量=8mol×2+21mol×4=100mol,则1molCuFeS 2 参与反应转移电子的物质的量为 =12.5mol。

(2)a、Fe(OH) 3 与NaClO和NaOH反应,生成高铁酸钠。在反应中铁元素的化合价从+3价升高到+6价,失去3个电子。氯元素的化合价从+1价降低到-1价,得到2个电子。因此根据电子得失守恒可知,还原剂Fe(OH) 3 与氧化剂NaClO的物质的量之比=2:3,则反应的化学方程式为2Fe(OH) 3 +3NaClO+4NaOH=2Na 2 FeO 4 +3NaCl+5H 2 O。

b、FeO中铁元素的化合价为+2价,具有还原性。因此要验证炉渣中含有FeO,则可以用硫酸酸酸化的高锰酸钾溶液,实验现象是溶液褪色,因此需要的试剂是稀硫酸、高锰酸钾。

(3)根据总的方程式可知,在反应中铜元素的化合价升高,因此铜与电源的正极相连,作阳极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为2Cu-2e - +H 2 O=Cu 2 O+2H + 。

(4)根据表中数据可知,随着n(SO 3 2 - ):n(HSO 3 - )的减小,溶液的酸性逐渐增强。所以当溶液显中性时n(SO 3 2 - ):n(HSO 3 - )<1:1,则溶液中离子浓度大小顺序是c(Na + )>c(HSO 3 - )>c(SO 3 2 - ) >c(OH - )=c(H + )。

工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS 2 )为原料制备金属铜,有如下两种工艺。I.火法熔炼工艺,将处理过的黄铜

(1)CuFeS 2 、O 2

(2)A、D

(3)C

(4)CuFeS 2 +4Fe 3+ =Cu 2+ +5Fe 2+ +2S

(5)FeCl 3

(6)Fe 2+ -e - =Fe 3+

(7)2.5×10 -6

(1)根据所给的方程式知,硫元素的化合价升高,铜元素从+2降到0价,因此CuFeS 2 、O 2 是氧化剂;

(2)SO 2 是大气污染物,不能随意排放,A错;用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠,可以防止污染,B正确;用氨水吸收,再经氧化制备硫酸铵,也可以防止污染,C正确;SO 2 不能溶于氯化钡溶液,D错;

(3)炉渣的主要成分是FeO、Fe 2 O 3 、SiO 2 、Al 2 O 3 等,为得到Fe 2 O 3 ,加盐酸溶解后,需要过滤出SiO 2 ,然后再加入氧化剂将溶液中的亚铁离子氧化为三价铁离子,再加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀,过滤、洗涤、灼烧即得到氧化铁固体。因此涉及的操作是蒸发和结晶。选C。

(4)过滤得到的滤纸中含有S,说明发生的离子方程式是CuFeS 2 +4Fe 3+ =Cu 2+ +5Fe 2+ +2S;

(5)电解时产生的电解液可以与黄铜矿反应,所以该工艺中可以循环的物质是FeCl 3 ;

(6)电解池中阳极发生氧化反应,则Fe 2+ 在阳极失去电子,所以阳极反应是,Fe 2+ -e - =Fe 3+ 。

(7)已知Ksp="1" x 10 一5 ,当溶液中c(Cl )=2mol/L时,溶液中Pb 2+ 的物质的量浓度是1 x 10 一5 /2 2 =2.5×10 -6 。

工业上用黄铜矿冶炼铜及对炉渣综合利用的一种工艺流程如下: (1)冶炼过程中得到Cu 2 O和Cu的混合物称

(1)3Cu 2 O+2Al Al 2 O 3 +6Cu     (2分)     正  (1分)     阴   (1分)

(2)2.5   (1分)        Cu 2 O和Cu 2 S    (1分)

(3)①2Fe 2+ +ClO +2H + =2Fe 3+ +Cl +H 2 O      (2分)

②Al 3+ +4OH =AlO 2 +2H 2 O    (2分)

③稀硫酸 高锰酸钾溶液           (2分)

取少量高锰酸钾溶液于试管中,滴加经稀硫酸溶解的炉渣溶液,高锰酸钾溶液的紫色褪去,证明含有Fe 2+    (2分)

试题分析:(1)由题意可知,“泡铜”与金属A1在高温条件下混合反应可得粗铜为铝热反应;电解精炼铜是粗铜做阳极,即连接电源的正极(2)将题目中三个方程式处理后可得:2CuFeS 2 +5O 2 =2FeO+4SO 2 +2Cu故每生成1 mol Cu,共消耗2.5mol O 2 ;③中铜的化合价降低,故Cu 2 O和Cu 2 S是氧化剂(3)炉渣中含有FeO,需要将其氧化,亚铁具有还原性,故检验时可选择酸性高锰酸钾。

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS 2 )冶炼铜的主要流程如下: (1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的

(1)c,d(2)加入KSCN溶液,若溶液变为血红色,证明有Fe 3 + ,若无现象,证明没有Fe 3 + ;加入K 3 [Fe(CN) 6 ]溶液,若生成蓝色沉淀,证明有Fe 2+ ;若无现象,则无Fe 2+

3Fe 2+ + 2[Fe(CN) 6 ] 3=Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓   4×10 -11 mol/L (3)3Cu 2 O+2Al Al 2 O 3 +6Cu

(4)b,d     Al 3+ 、Zn 2+ 、Cu 2+    (5)4H + +O 2 +4e - =2H 2 O

试题分析:(1)由流程图转化可知,气体A中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生新的污染气体。a、浓H 2 SO 4 不能吸收二氧化硫,故a错误;b、稀HNO 3 可以吸收二氧化硫,但生成NO污染大气,故b错误;c、NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,故c正确;d、氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,故d正确,故选cd。(2)用稀H 2 SO 4 浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明含有Fe 3+ ;若无现象,证明没有Fe 3 + ;检验溶液中还存在Fe 2 + 的方法是加入K 3 [Fe(CN) 6 ]溶液,若生成蓝色沉淀,证明有Fe 2+ ;若无现象,则无Fe 2+ ,反应的离子方程式是3Fe 2+ +2[Fe(CN) 6 ] 3=Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓。溶液的pH为5时,溶液中OH - 的浓度是10 - 9 mol/L,则根据溶度积常数可知,此时Fe 3+ 的浓度= 4×10-11mol/L。

(3)由流程图转化可知,Cu 2 O与Al反应置换反应生成Al 2 O 3 与Cu,反应方程式为3Cu 2 O+2Al Al 2 O 3 +6Cu。

(4)a、粗铜中含有杂质,则开始阶段阳极不是铜失去电子,但阴极始终是铜离子放电,所以溶液中硫酸铜额浓度是变化但,a不正确。b、精炼铜时,粗铜做阳极,连接电源正极,发生氧化反应,故b正确;c、溶液中Cu 2+ 向阴极移动,故c错误;d、Ag、Pt、Au不如铜活泼,铜放电后Ag、Pt、Au从粗铜脱落,利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属,故d正确,故选bd。

(5)原电池中正极得到电子,所以根据总的反应式可知,正极是氧气得到电子,因此电极反应式是4H + +O 2 +4e - =2H 2 O。

点评:该题是高考中的常见题型,难度大,综合性强,对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生规范严谨的实验设计能力、评价能力以及知识的迁移能力。该类试题综合性强,理论和实践的联系紧密,有的还提供一些新的信息,这就要求学生必须认真、细致的审题,联系所学过的知识和技能,进行知识的类比、迁移、重组,全面细致的思考才能得出正确的结论。注意离子的检验是高考的热点,选取的试剂和检验离子反应后要有特殊现象,会运用知识迁移方法解决问题。

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