Question

由黃銅礦（主要成分是CuFeS₂）煉制精銅的工藝流程示意圖1如下：

在反射爐中，加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成冰銅（Cu與Fe的低價(jià)硫化物）．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．在轉(zhuǎn)爐中，冰銅中的Cu₂S先被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O再與Cu₂S反應(yīng)，兩步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）；△H=-768.2kJ?mol^-1；2Cu₂O（s）+CuS（s）═6Cu（s）+SO₂（g）；△H=+116.0kJ?mol-1則反應(yīng)Cu₂S（s）+O₂（g）═2Cu（s）+SO₂（g）的△H=

 

．
（3）粗銅的電解精煉如圖所示．在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極

 

．（填寫圖2中的字母）；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

；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

 

．
（4）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可以制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

分析：（1）黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物：產(chǎn)物為Cu₂S、FeS，據(jù)此書寫方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（3）粗銅應(yīng)該放在陽極，c是陽極；d是陰極，發(fā)生還原反應(yīng) Cu²⁺+2e^-=Cu；粗銅中的Au、Ag、，它們在電解槽中的下方，以單質(zhì)形式沉積在c（陽極）下方；Fe以Fe²⁺的形式進(jìn)入電解液中；
（4）根據(jù)原電池原理，正極發(fā)生的是化合價(jià)降低得電子的反應(yīng)．

解答：解：（1）銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu₂S、FeS，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，反應(yīng)方程式為：2CuFeS₂+O₂

1000℃  .

Cu₂S+2FeS+SO₂，已知：A、2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ?mol^-1，B、2Cu₂O（s）+Cu₂S （s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ?mol^-1
則Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）可以是

1

3

（A+B），即△H=

1

3

×（116.0kJ?mol^-1-768.2kJ?mol^-1）=-217.4 kJ?mol^-1，
故答案為：2CuFeS₂+O₂

1000℃  .

Cu₂S+2FeS+SO₂；-217.4 kJ?mol^-1；
（3）c連電源正極，d連電源的負(fù)極；故c為陽極，d為陰極；粗銅板應(yīng)放在陽極，即c；d陰極發(fā)生還原反應(yīng)，方程式為：Cu²⁺+2e^-=Cu；Au、Ag比較穩(wěn)定，不反應(yīng)，以單質(zhì)形式沉積在c（陽極）下方，F(xiàn)e失去電子變成Fe²⁺的形式進(jìn)入電解液中，
故答案為：c；Cu²⁺+2e^-=Cu；Au、Ag以單質(zhì)形式沉積在c（陽極）下方，F(xiàn)e以Fe²⁺的形式進(jìn)入電解液中．
（4）原電池正極發(fā)生的是化合價(jià)降低得電子的反應(yīng)，根據(jù)方程式可知是O₂得電子，另外，由于H₂SO₄存在，所以發(fā)生的O₂酸性條件下的電極反應(yīng)：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，故答案為：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

點(diǎn)評：本題綜合考查學(xué)生熱化學(xué)、電化學(xué)以及電解精煉銅的原理、蓋斯定律的應(yīng)用等方面的綜合知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．