Question

9．黃銅礦在我國儲量豐富，主要產地集中在長江中下游地區、川滇地區、山西南部中條山地區、甘肅的河西走廊以及西藏高原等．這種銅礦石所含主要成分為CuFeS₂，某企業以其為原料煉制精銅的工藝流程示意圖如下：
請回答下列問題：
（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到l000℃，礦砂與空氣反應生成冰銅（由Cu₂S和FeS互相熔合而成）和大氣污染物A，該過程中發生主要反應的化學方程式為2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；A可用于海水提溴，在粗溴提純環節中，A參與反應的化學方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；利用反射爐中產生的礦渣可生產一種良好的無機高分子絮凝劑--聚硅酸鐵，其具有凈水作用．將下列各項中物質加入水中后，不具有類似聚硅酸鐵的凈水作用的是b（填下列序號字母）
a．明礬    b．硫酸鎂    c．硫酸鐵  d．硫酸鋁
（2）冰銅所含銅元素的質量分數為20%～50%．轉爐中，將冰銅加熔劑（石英砂）在1200℃左右吹入空氣進行吹煉．冰銅中的部分Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O再與Cu₂S反應，得到粗銅，用一個反應的化學方程式表示利用冰銅生產粗銅的過程3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 6Cu+3SO₂，利用這種工藝生產2t含銅量為98%的粗銅，至少需要銅元素含量為40%的冰銅4.9t．
（3）以CuSO₄溶液為電解液，電解精煉銅（粗銅中含Fe、Ag、Pt、Au等雜質）．下列說法中，正確的是bd （填下列序號字母）．
a．電能全部轉化為化學能    
b．粗銅接電源正極，發生氧化反應
c．電解液中Cu²⁺向陽極移動
d．從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬．

Answer 1

分析 （1）黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物二氧化硫：產物為Cu₂S、FeS、SO₂；SO₂能夠被溴氧化為硫酸；聚硅酸鐵凈水是利用其吸附作用；
（2）Cu₂S被氧化為Cu₂O：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，據含銅量相同計算；
（3）電解精煉銅時，粗銅作陽極，該電極上Zn、Fe、Ni、Cu失電子，精銅作陰極，該極上是銅離子得電子，陽極上銅以及比銅活潑的金屬會溶解，而沒有銅活潑的金屬會從陽極掉落下，形成陽極泥．

解答 解：（1）黃銅礦與空氣反應生成Cu₂S、FeS、SO₂，根據化合價升降相等配平，反應方程式為：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；SO₂能夠被溴氧化為硫酸，反應方程式為：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；聚硅酸鐵凈水是利用其吸附作用，鋁離子和鐵離子能夠水解產生膠體，能夠通過吸附凈水，硫酸鎂不具備該性質，
故答案為：2CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ Cu₂S+2FeS+SO₂；SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；b；
（2）Cu₂S被氧化為Cu₂O的反應方程式為：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；Cu₂O與Cu₂S發生反應的方程式為：2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，總方程式為：3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 6Cu+3SO₂，
含銅量相同時，設需要CuFeS₂的質量為xt，則有40%xt×$\frac{M（Cu）}{M（CuFe{S}_{2}）}$×100%=2t×98%，x=4.9t，
故答案為：3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 6Cu+3SO₂；4.9；
（3）a、電解池中，電能不會全部轉化為化學能，還會伴隨熱能等形式的能的產生，故a錯誤；
b、電解精煉銅時，粗銅作陽極，接電源正極，發生氧化反應，故b正確；
c、溶液中Cu²⁺向陰極移動，在陰極上發生還原反應，故c錯誤；
d、在陽極上，沒有銅活潑的金屬Ag、Pt、Au等金屬會從陽極掉落下，形成陽極泥，利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬，故d正確；
故答案為：bd．

點評 本題考查銅及其化合物的性質、電解精煉銅的工作原理，特別是考查了學生閱讀信息、處理信息的能力，難度稍大．