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黄铜矿工业制流程题(工业用黄铜矿冶炼铜的一种方法如下)

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中3、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中的大气污染物可选用下列试剂中的4、铜在自然界中多以硫化物存在。...

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(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.

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)cd

(2)Fe 3 +  取少量溶液,滴加KMnO 4 溶液,KMnO 4 溶液褪色(其它答案只要合理)

(3)3Cu 2 O+2Al Al 2 O 3 +6Cu 

(4)bd     

(5)4H + +O 2 +4e - =2H 2 O

(1)气体A中的大气污染物主要含二氧化硫,需用碱性溶液吸收,答案选cd。

(2)滴加KSCN溶液后呈红色,说明存在Fe 3+ 。证明Fe 2 + 的方法一般是用酸性高锰酸钾溶液,使其褪色证明存在Fe 2 + ,具体操作取少量溶液,滴加KMnO 4 溶液,KMnO 4 溶液,其现象是酸性高锰酸钾溶液褪色。

(3)由泡铜冶炼粗铜是用铝单质还原Cu 2 O,发生的化学方程式为

3Cu 2 O+2Al Al 2 O 3 +6Cu

(4)粗铜的精炼中粗铜做阳极,发生氧化反应,纯铜做阴极,与外接电源负极相连,发生还原反应,在电解池中阳离子向阴极移动,在电解过程中还伴随着热量放出,所以电能不可能全部转化为化学能。选择bd。

(5)原电池中正极发生还原反应,元素化合价降低,在

2Cu+O 2 +2H 2 SO 4 =2CuSO 4 +2H 2 O中,氧气发生还原反应,所以电极反应式为,4H + +O 2 +4e - =2H 2 O。

铜在自然界中多以硫化物存在,以黄铜矿(CuFeS2)为原料冶炼精铜的工艺流程图如下:(1)黄铜矿在反射炉

(1)黄铜矿在反射炉中焙烧时与氧气反应,生成Cu2S和FeS,方程式为2CuFeS2+O2═Cu2S+2FeS+SO2,

故答案为:2CuFeS2+O2═Cu2S+2FeS+SO2;

(2)FeO与SiO2反应生成FeSiO3,成炉渣被除去,故答案为:FeO与SiO2反应生成FeSiO3,成炉渣被除去;

(3)副产品二氧化硫可用于制取硫酸,既节约能源,又不污染环境,故答案为:硫酸;节约资源,不污染环境;

(4)Cu2O与Cu2S反应制得单质铜和二氧化硫,方程式为2Cu2O+Cu2S═6Cu+SO2,二氧化硫使铜呈泡状,

故答案为:2Cu2O+Cu2S═6Cu+SO2;由于冶炼出来的铜溶有的二氧化硫不断放出;

(5)精炼法用粗铜为阳极,粗铜会溶解,阳极失电子,粗铜里的铜变成了铜离子,精铜为阴极,精铜在阴极析出,故答案为:以硫酸铜-硫酸溶液为电解液.电解时,作阳极的粗铜中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液,比铜不活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”,溶液中的Cu2+得到电子沉积在阴极上.

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

(1) 2CuFeS 2 + O 2  Cu 2 S + 2FeS + SO 2

2FeS + 3O 2  2FeO + 2SO 2 ,  FeSiO 3 ;(该空1分,其余每空2分)

(2) 2Cu 2 S + 3O 2  2Cu 2 O + 2SO 2 、  Cu 2 S + 2Cu 2 O  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+ 的形式进入电解质溶液中。

试题分析:(1) Cu和Fe的低价硫化物为Cu 2 S 和 2FeS,因此有: 2CuFeS 2 + O 2  Cu 2 S + 2FeS + SO 2

2FeS + 3O 2  2FeO + 2SO 2 ,反射炉内生成炉渣的主要成分是  FeSiO 3 ,因为是炼铜的一个反应,所以为应该含有铜的硅酸盐。

(2) 依题中提供的信息有:2Cu 2 S + 3O 2  2Cu 2 O + 2SO 2 、  Cu 2 S + 2Cu 2 O  6Cu + SO 2 ↑

(3) 电解精炼铜时,阳极挂的是粗铜,阴极挂的是纯铜,电解质溶液是含有铜的盐,连接电池负极的是电解池的阴极,连接电池正极的是电解池的阳极。所以粗铜板是图中电极c;在电极d上发生的电极反应式为Cu 2+ + 2e = Cu;  Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,形成所谓的“阳极泥”,Fe以Fe 2+ 的形式进入电解质溶液中。

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