Question

5．黃銅礦在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，主要產(chǎn)地集中在長(zhǎng)江中下游地區(qū)、川滇地區(qū)、山西南部中條山地區(qū)、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(yè)以其為原料煉制精銅的工藝流程示意圖如下：
請(qǐng)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(yīng)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(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)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(huán)節(jié)中，A參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；利用反射爐中產(chǎn)生的礦渣可生產(chǎn)一種良好的無機(jī)高分子絮凝劑--聚硅酸鐵，其具有凈水作用．將下列各項(xiàng)中物質(zhì)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(hào)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～50%．轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑（石英砂）在1200℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉．冰銅中的部分Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O再與Cu₂S反應(yīng)，得到粗銅，用一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式表示利用冰銅生產(chǎn)粗銅的過程3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+3SO₂，利用這種工藝生產(chǎn)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F(xiàn)e、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）．下列說法中，正確的是bd （填下列序號(hào)字母）．
a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能                    b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
c．電解液中Cu²⁺向陽(yáng)極移動(dòng)               d．從陽(yáng)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(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物二氧化硫：產(chǎn)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(jù)含銅量相同計(jì)算；
（3）電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)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(yáng)極上銅以及比銅活潑的金屬會(huì)溶解，而沒有銅活潑的金屬會(huì)從陽(yáng)極掉落下，形成陽(yáng)極泥．

解答 解：（1）黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu₂S、FeS、SO₂，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，反應(yīng)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(yīng)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(chǎn)生膠體，能夠通過吸附凈水，硫酸鎂不具備該性質(zhì)，
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(yīng)方程式為：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；Cu₂O與Cu₂S發(fā)生反應(yīng)的方程式為：2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，總方程式為：3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+3SO₂，
含銅量相同時(shí)，設(shè)需要CuFeS₂的質(zhì)量為xt，則有40%xt×$\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(huì)全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還會(huì)伴隨熱能等形式的能的產(chǎn)生，故a錯(cuò)誤；
b、電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故b正確；
c、溶液中Cu²⁺向陰極移動(dòng)，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，故c錯(cuò)誤；
d、在陽(yáng)極上，沒有銅活潑的金屬Ag、Pt、Au等金屬會(huì)從陽(yáng)極掉落下，形成陽(yáng)極泥，利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬，故d正確；
故答案為：bd．

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