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本文目录：
- 1、黄铜矿的特性
- 2、黄铜矿族
- 3、黄铜矿的次生产物是什么?
- 4、据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成
- 5、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
- 6、据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans 的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成
黄铜矿的特性
黄铜矿是 一种铜铁硫化物矿物。化学式：CuFeS2，常含微量的金、银等。晶体相对少见，为四面体状;多呈不规则粒状及致密块状集合体，也有肾状、葡萄状集合体。黄铜黄色，时有斑状锖色。条痕为微带绿的黑色。黄铜矿是一种较常见的铜矿物，几乎可形成于不同的环境下。但主要是热液作用和接触交代作用的产物，常可形成具一定规模的矿床。产地遍布世界各地。在工业上，它是炼铜的主要原料。在宝石学领域，它很少被单独利用，偶尔用作黄铁矿的代用品。另它常参与一些彩石、砚石和玉石的组成。
物理性质：主要成分名称：二硫化亚铁铜。化学式：CuFeS2.。铜铁都为正二价硫为负二价。
黄铜[1]黄色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖色。绿黑色条痕。金属光泽，不透明。解理∥{112}、{101}不完全。硬度3~4。性脆。相对密度4.1~4.3。
产状与组合：分布较广。岩浆型，产于与基性、超基性岩有关的铜镍硫化物矿床中，与磁黄铁矿、镍黄铁矿密切共生。接触交代型，与磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等共生；亦可与毒砂或方铅矿、闪锌矿等共生。热液型，常呈中温热液充填或交代脉状，与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉钼矿及方解石、石英等共生。在地表风化条件下遭受氧化后形成CuSO4和FeSO4，遇石灰岩形成孔雀石、蓝铜矿或褐铁矿铁帽；在次生富集带则转变为斑铜矿和辉铜矿，可作找矿标志鉴定特征：其致密块体有时与黄铁矿相似，可以其较深的黄铜黄色及较低的硬度相区别。以其脆性与自然金（强延展性）区别。
工业应用：最重要的铜矿石矿物。
黄铜矿族
本族矿物为黄铜矿、黄锡矿等。黄铜矿和黄锡矿均有两种同质多像变体：低温四方晶系和高温等轴晶系变体，二者的转变温度：黄铜矿是550℃，黄锡矿是420℃。高温变体其阳离子在结构中呈无序分布，具闪锌矿型结构。低温四方晶系变体，阳离子在结构中呈有序分布，因而与高温变体比较，其对称性降低。这两者的高温等轴晶系变体均能与闪锌矿无限混溶，而在低温下发生固溶体的出溶。
黄铜矿Chalcopyrite—CuFeS2
晶体参数 四方晶系；对称型
。空间群
；a0=0.343nm,c0=0.569nm;Z=2。
成分与结构 Cu 34.56%,Fe 30.52%,S 34.92%。当形成温度高于200℃时，其成分与理想化学式比较，S不足，即（Cu+Fe）:S1。含有Mn、As、Sb、Ag、Zn、In和Bi等混入物。晶体结构视为两个闪锌矿晶胞叠加，即构成黄铜矿的单位晶胞。每一金属离子（Cu和Fe）的位置均相当于闪锌矿中锌离子的位置，被四个硫离子包围形成四面体配位。而每个硫离子亦被四个金属离子（2Cu+2Fe）所包围，因此阴阳离子的配位数均为4（图8-9）。所有配位四面体的方位都是相同的。反映在形态上呈四方四面体晶形。
图8-9 黄铜矿的晶体结构
（据陈武等，1985）
形态 晶形呈四方四面体，但不常见。{112}晶面上常出现生长条纹（图8-10），但在
晶面上却很少出现，且二者光泽也不同。通常为致密块状或粒状。
图8-10 黄铜矿的晶形
矿物学导论（第二版）
（据Berry等，1983，修改）
物理性质 黄铜色，但往往带有暗黄或斑状锖色；条痕绿黑色；金属光泽。硬度3～4；密度4.1～4.3g/cm3。具有导电性。
鉴定特征 黄铜矿以更黄的颜色、较低的硬度区别于黄铁矿；与自然金的区别在于绿黑色的条痕、性脆及溶于硝酸。
次生变化 氧化带中，黄铜矿易于氧化分解，转变为易溶于水的硫酸铜，然后与含碳酸的水溶液作用形成孔雀石、蓝铜矿。如果与含硅酸的水溶液作用则形成硅孔雀石。在气候干燥条件下的氧化带中能保留各种含铜硫酸盐矿物。在含铜硫化物矿床的次生富集带中，黄铜矿被次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝所交代。
成因与产状 黄铜矿形成于多种地质条件下。在铜镍硫化物岩浆矿床中，与磁黄铁矿、镍黄铁矿共生。斑岩铜矿中，与斑铜矿、辉钼矿等共生。还产于各种热液成因铜矿床中，以及某些沉积成因（包括火山沉积成因）的层状铜矿床中。
我国黄铜矿的主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部的中条山地区、甘肃的河西走廊及西藏等。
主要用途 提炼铜的主要矿物原料。
黄铜矿的次生产物是什么?
黄铜矿的产状与组合：分布较广。岩浆型，产于与基性、超基性岩有关的铜镍硫化物矿床中，与磁黄铁矿、镍黄铁矿密切共生。接触交代型，与磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等共生；亦可与毒砂或方铅矿、闪锌矿等共生。热液型，常呈中温热液充填或交代脉状，与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉钼矿及方解石、石英等共生。在地表风化条件下遭受氧化后形成CuSO4和FeSO4，遇石灰岩形成孔雀石、蓝铜矿或褐铁矿铁帽；在次生富集带则转变为斑铜矿和辉铜矿，可作找矿标志。
鉴定特征：其致密块体有时与黄铁矿相似，可以其较深的黄铜黄色及较低的硬度相区别。以其脆性与自然金（强延展性）区别。
块状硫化物矿及分布
这种现代矿床是1978年在北纬21度附近的东太平洋脊上首次发现的，虽然铜锌品位很高( 铜6%, 锌29%),但脊上发现了一个长970 米，宽200 米,高35米，拥有2500万吨矿量的多金属块状硫化物矿床,第一次达到了具工业矿床的要求，其矿石含铜最高为11%,含锌0.8%,还含少量的银(PPM),钼(0.03%) 和锡(0.03%)。
据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成
（1）在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O反应中，CuFeS2中Fe从+2价变为产物中的+3价，硫从-2价变为产物中的+6价，Fe和CuFeS2中的S化合价升高，在反应中被氧化，
故答案为：Fe和CuFeS2中的S；
（2）①该实验的目的是制备胆矾（CuSO4?5H2O），需除去杂质三价铁离子，所以调节溶液的pH使三价铁离子变成氢氧化铁沉淀且沉淀完全，而铜离子不能沉淀，所以步骤一应调节溶液的pH范围是3.2≤pH＜4.7，加入CuO，CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去，
故答案为：3.2≤pH＜4.7；加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去；
②CuSO4溶解度受温度影响较大，将硫酸铜溶液蒸发浓缩后，将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温，得到硫酸铜晶体，
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；
（3）CuSO4溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以铜离子先放电；氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，氢氧根离子先放电，阳极上失电子，发生氧化反应，所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH--4e-=O2↑+2H2O；阴极上得电子，反应还原反应，所以铜离子的阴极上得电子生成铜Cu2++2e-=Cu，总的反应为：2CuSO4+2H2O
通电
.
2Cu+2H2SO4+O2↑，
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；2CuSO4+2H2O
通电
.
2Cu+2H2SO4+O2↑；
（4）①2Cu（s）+
1
2
O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ?mol-1②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ?mol-1③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ?mol-1根据盖斯定律③-①×2-②可得Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）；△H4=-193.33kJ/mol，
故答案为：-193.3kJ?mol-1；
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
（1）①H2S有毒，会污染空气，铁离子将硫化氢氧化而降低污染，故答案为：吸收硫化氢气体，防止污染环境；
②阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+，所以铁离子浓度基本不变，故答案为：Fe2+-e-=Fe3+；
（2）阴极上氢离子放电生成氢气，铜离子放电生成Cu，酸性条件下，Cu和氧气发生氧化还原反应生成硫酸铜，所以反应方程式为2H++2e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，故答案为：2H++2e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O；
（3）有机相和水相不互溶且都是液态，所以可以采用分液方法分离，用到的仪器是分液漏斗；R2Cu（有机相）易溶于有机溶剂而达到与其它金属阳离子分离的目的，故答案为：分液漏斗；富集铜离子，分离铜离子与其它金属阳离子；
（4）加入稀硫酸时，硫酸电离出氢离子导致溶液中氢离子浓度增大，促进2RH（有机物）+Cu2+（水相）?R2Cu（有机相）+2H+（水相）向逆反应方向移动，所以Cu2+得以再生，
故答案为：增大氢离子浓度，使2RH（有机物）+Cu2+（水相）?R2Cu（有机相）+2H+（水相）向逆反应方向移动；
（5）原溶液中n（CuSO4）=0.5mol/L×0.2L=0.1mol，析出n（Cu）=
3.2g
64g/mol
=0.05mol＜0.1mol，
根据Cu原子守恒知，溶液中还含有0.05mol硫酸铜，根据硫酸根离子守恒知，还存在0.05mol硫酸，水还电离出部分氢离子，则溶液中离子浓度大小顺序是c（H+）＞c（SO42-）＞c（Cu2+）＞c（OH-），
故答案为：c（H+）＞c（SO42-）＞c（Cu2+）＞c（OH-）．
据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans 的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成
（1）若CuFeS2中Cu的化合价为+2，则Fe为+2价，S为-2价，反应中Fe和S元素化合价升高，则被氧化的元素为Fe、S，
故答案为：Fe、S；
（2）CuSO4溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力，所以铜离子先放电；氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，氢氧根离子先放电，阳极上失电子，发生氧化反应，所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH--4e-=O2↑+2H2O；阴极的电极反应方程式是Cu2++2e-═Cu，当生成金属铜为1.6g时，即生成金属铜的物质的量是0.025mol，此时生成硫酸的物质的量是0.025mol，氢离子浓度是
0.025mol×2
0.5L
=0.1mol/L，溶液pH=1；
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；1；
（3）黄铜矿与空气反应生成Cu2S、FeS，根据化合价升降相等配平，反应方程式为：2CuFeS2+O2
高温
.
Cu2S+2FeS+SO2；FeS和氧气反应生成FeO，根据化合价升降相等，配平方程式为：FeS+3O2
高温
.
2FeO+2SO2；
故答案是：2CuFeS2+O2
高温
.
Cu2S+2FeS+SO2；FeS+3O2
高温
.
2FeO+2SO2 ；
（4）已知：①2Cu（s）+
1
2
O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ/mol
②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ/mol
③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ/mol，
根据盖斯定律：③-①×2-②得Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H=-296.8-（-12）×2-（-79.5）=-193.3kJ/mol；
故答案为：-193.3kJ/mol．
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