Question

9．由黃銅礦（主要成分是CuFeS₂）煉制精銅的工藝流 程示意圖如下：

（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到l000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉變為低價氧化物．
①該過程中兩個主要反應的化學方程式分別是2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂、FeS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂；
②反射爐內生成爐渣的主要成分是FeSiO₃．
（2）冰銅（Cu₂S和FeS互相熔合而成）含Cu量為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Cu₂S被氧化為Cu₂O．生成的Cu₂O與Cu₂S反應，生成含Cu量約為98.5%的粗銅．
該過程發生反應的化學方程式分別是2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（3）粗銅的電解精煉如圖所示．

①在粗銅的電解過程中，粗銅板應是圖中電極c（填圖中的字母）；
②在電極d上發生的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
③若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為Au、Ag以單質形式沉積在陽極下方，Fe以Fe²⁺形式進入電解液中．

Answer 1

分析 （1）黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物：產物為Cu₂S、FeS；部分Fe的硫化物轉變為Fe的低價氧化物：產物為FeO；反射爐內生成爐渣的主要成分是FeSiO₃；
（2）Cu₂S被氧化為Cu₂O：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；Cu₂O與Cu₂S反應：2Cu₂O+Cu₂S  $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑；
（3）粗銅應該放在陽極，c是陽極；d是陰極，發生還原反應 Cu²⁺+2e^-=Cu；粗銅中的Au、Ag、，它們在電解槽中的下方，以單質形式沉積在c（陽極）下方；Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中．

解答 解：（1）①黃銅礦與空氣反應生成Cu₂S、FeS，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；FeS和氧氣反應生成FeO，根據化合價升降相等，配平方程式為：FeS+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂，故答案是：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；FeS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂；
②生成爐渣的主要成分為：FeSiO₃，故答案為：FeSiO₃；
（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+SO₂↑，
故答案是：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（3）①c連電源正極，d連電源的負極；故c為陽極，d為陰極，故答案為：c；
②粗銅板應放在陽極，即c；d陰極發生還原反應，方程式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③Au、Ag比較穩定，不反應，以單質形式沉積在c（陽極）下方，Fe失去電子變成Fe²⁺的形式進入電解液中，
故答案是：Au、Ag以單質形式沉積在陽極下方，Fe以Fe²⁺形式進入電解液中．

點評 本題考查綜合考查銅及其化合物的性質、電解精煉銅的工作原理，為高頻考點，側重考查了學生閱讀信息、處理信息的能力，難度稍大．