Question

18．工業(yè)上以黃銅礦（主要成分CuFeS₂，鐵為+2 價）為原料制備銅的工藝常有兩種．回答下列問題：
（1）火法熔煉工藝．該工藝經(jīng)過浮選、焙燒、熔煉等程度，在使鐵元素及其他有關(guān)雜質(zhì)進(jìn)入爐渣的同時，使銅元素還原為粗銅，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
2Cu₂S（s）+3O₂（g）═2Cu₂O（s）+2SO₂（g）△H=-768.2kJ．mol^-1
2Cu₂S（s）+Cu₂S（s）═6Cu（s）+SO₂（g）△H=+116.0kJ．mol^-1
①“火法熔煉工藝”中的“焙燒”程序，是在通入少量空氣的情況下使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S 和FeS）和SO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S（s）+2FeS+SO₂．
②為加快黃銅礦焙燒速率，可采取的措施有將黃銅礦粉碎、升高溫度、增大空氣流速（寫1種）．
③在“火法熔煉工藝”中，Cu₂S 與等物質(zhì)的量的O₂ 反應(yīng)生成Cu 的熱化學(xué)方程式為Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4kJ•mol^-1 ．
下列處理SO₂的方法，合理的是bc（填選項）．
a．將反應(yīng)爐建高，采取高空排放           b．用純堿溶液吸收制備亞硫酸鈉
c．用氨水吸收后，再經(jīng)氧化制備硫酸銨     d．用BaCl₂ 溶液吸收制備BaSO₃
（2）FeCl₃ 溶液浸出工藝．該工藝的主要流程為：：

如果只考慮黃銅礦中CuFeS₂ 參與反應(yīng)，則“浸出”后的“濾液”中僅含兩種金屬陽離子，而且最終FeCl₃ 溶液能全部獲得再生以供循環(huán)使用．
①在“FeCl₃溶液浸出工藝”中，“浸出”反應(yīng)的離子方程式為CuFeS₂+4Fe³⁺═Cu²⁺+5Fe²⁺2S．
②已知“FeCl₃溶液浸出工藝”的兩次電解（陽極均為惰性材料）都需要使用陰離子交換膜，其中“一次電解”的兩極反應(yīng)式分別為：陽極Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；陰極Cu²⁺+2e^-═Cu．
③當(dāng)一次電解與二次電解正好完成時，兩次電解過程通過電路的電子數(shù)相等，則理論上所得金屬A與金屬B 的物質(zhì)的量之比為1：1．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)信息確定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，進(jìn)而書寫化學(xué)方程式；
②根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素可知，提高溫度、增大反應(yīng)物濃度、增大反應(yīng)物接觸面積等，都可以提高反應(yīng)速率；
③利用蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；SO₂是酸性氧化物，能與氨水、碳酸鈉等物質(zhì)反應(yīng)，但不能與氯化鋇反應(yīng)，據(jù)此答題；
（2）黃銅礦（主要成分CuFeS₂，鐵為+2 價），只考慮黃銅礦中CuFeS₂ 參與反應(yīng)，用氯化鐵溶液浸取，得到含有Cu ²⁺、Fe ²⁺的溶液和硫沉淀，電解含有Cu ²⁺、Fe ²⁺的溶液得金屬A為銅，所得電解液為FeCl₂溶液，經(jīng)二次電解可知金屬B為鐵和氯化鐵溶液，F(xiàn)eCl₃ 溶液能全部獲得再生以供循環(huán)使用，據(jù)此答題；

解答 解：（1）①根據(jù)信息：“焙燒”時，通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS）和SO₂，知道反應(yīng)物是黃銅礦和氧氣，產(chǎn)物是Cu₂S和FeS，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S（s）+2FeS+SO₂，
故答案為：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S（s）+2FeS+SO₂；
②根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素可知，為加快黃銅礦焙燒速率，可采取的措施有將黃銅礦粉碎、升高溫度、增大空氣流速，
故答案為：將黃銅礦粉碎、升高溫度、增大空氣流速；
③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$\frac{1}{3}$ （A+B），即△H=$\frac{1}{3}$×（116.0kJ•mol^-1-768.2kJ•mol^-1）=-217.4 kJ•mol^-1，處理SO₂的方法中a．將反應(yīng)爐建高，采取高空排放，仍然會污染空氣，故a錯誤；
  b．用純堿溶液吸收，二氧化硫與碳酸鈉反應(yīng)制備亞硫酸鈉，故b正確；
c．用氨水吸收后，生成亞硫酸銨，再經(jīng)氧化制備硫酸銨，故c正確；
 d．二氧化硫不與用BaCl₂ 溶液反應(yīng)，所以不能制備BaSO₃，故d錯誤，故選bc，
故答案為：Cu₂S（s）+O₂（g）=2Cu（s）+SO₂（g）△H=-217.4 kJ•mol^-1 ；bc；
（2）黃銅礦（主要成分CuFeS₂，鐵為+2 價），只考慮黃銅礦中CuFeS₂ 參與反應(yīng)，用氯化鐵溶液浸取，得到含有Cu ²⁺、Fe ²⁺的溶液和硫沉淀，電解含有Cu ²⁺、Fe ²⁺的溶液得金屬A為銅，所得電解液為FeCl₂溶液，經(jīng)二次電解可知金屬B為鐵和氯化鐵溶液，F(xiàn)eCl₃ 溶液能全部獲得再生以供循環(huán)使用，
①根據(jù)上面的分析可知，在“FeCl₃溶液浸出工藝”中，“浸出”反應(yīng)的離子方程式為CuFeS₂+4Fe³⁺═Cu²⁺+5Fe²⁺2S，
故答案為：CuFeS₂+4Fe³⁺═Cu²⁺+5Fe²⁺2S；
②“一次電解”時，陽極上亞鐵離子失電子生成鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe²⁺-e^-═Fe³⁺，陰極上銅離子得電子生成銅，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；Cu²⁺+2e^-═Cu；
③一次電解時生成銅的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+e^-═Cu，二次電解生成鐵的電極反應(yīng)式為Fe²⁺+e^-═Fe，兩次電解過程通過電路的電子數(shù)相等，銅與鐵的物質(zhì)的量之比為1：1，
故答案為：1：1．

點評 本題考查了黃銅礦的加工方法，試題涉及了化學(xué)式的書寫、熱化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)的分離與提純、離子方程式的書寫、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率等知識，注意知識的歸納和整理是解題關(guān)鍵，難度中等．