Question

用黄铜矿炼铜某工艺过程可用如图表示，试回答下列问题：

（1）写出反应①的化学方程式：

 

，配平总的化学反应方程式：

 

CuFeS₂+

 

SiO₂

 

O₂→

 

Cu+

 

FeSiO₃ +

 

SO₂ ．
（2）为让反应②充分进行，若不考虑物料损失，Cu₂S转化为Cu₂O的最佳转化率为

 

，反应②中每生成1molCu，需转移

 

mol电子．
（3）若以精CuFeS₂矿为原料在沸腾炉中和O₂（空气）反应，控制温度为600℃～620℃，可生成CuSO₄ 和Fe₂O₃ ，冷却后经过溶解，除铁、结晶，得到胆矾继而精炼铜，此法中控制反应温度的办法是

 

；此法中若超过控制温度，则此上述处理后胆矾产量降低，其原因是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：

分析：根据流程图知，反应①为2CuFeS₂+O₂

△   .

Cu₂S+2FeS+SO₂，从而得到Cu₂S、FeS，Cu₂S被氧气氧化生成Cu₂O，同时生成SO₂，发生反应2Cu₂S+3O₂

△   .

2Cu₂O+2SO₂，Cu₂O、Cu₂S反应生成Cu，反应方程式为2Cu₂O+Cu₂S

△   .

6Cu+SO₂↑；
FeS和氧气反应生成FeO，反应方程式为2FeS+3O₂

△   .

2FeO+2SO₂↑，FeO和二氧化硅反应生成硅酸亚铁，反应方程式为FeO+SiO₂

△   .

FeSiO₃；
（1）CuFeS₂+SiO₂+O₂→Cu+FeSiO₃ +SO₂ 中S元素化合价由-2价变为+4价、O元素化合价由0价变为-2价，Cu元素化合价由+2价变为0价，转移电子数为24，根据转移电子守恒再结合原子守恒配平方程式；
（2）根据2Cu₂O+Cu₂S

△   .

6Cu+SO₂↑知，Cu₂O、Cu₂S的物质的量之比是2：1，根据Cu原子守恒知，要使Cu₂O、Cu₂S恰好完全反应，Cu₂S中有

2

3

生成Cu₂O；根据Cu和转移电子之间的关系式计算；
（3）以精CuFeS₂矿为原料在沸腾炉中和O₂（空气）反应为放热反应，反应速率越小，单位时间内放出的热量越少，可以通过控制加入CuFeS₂的速率控制温度；温度越高，胆矾分解生成硫酸铜，硫酸铜分解生成其它物质．

解答： 解：根据流程图知，反应①为2CuFeS₂+O₂

△   .

Cu₂S+2FeS+SO₂，从而得到Cu₂S、FeS，Cu₂S被氧气氧化生成Cu₂O，同时生成SO₂，发生反应2Cu₂S+3O₂

△   .

2Cu₂O+2SO₂，Cu₂O、Cu₂S反应生成Cu，反应方程式为2Cu₂O+Cu₂S

△   .

6Cu+SO₂↑；
FeS和氧气反应生成FeO，反应方程式为2FeS+3O₂

△   .

2FeO+2SO₂↑，FeO和二氧化硅反应生成硅酸亚铁，反应方程式为FeO+SiO₂

△   .

FeSiO₃；
（1）通过以上分析知反应①为2CuFeS₂+O₂

△   .

Cu₂S+2FeS+SO₂，
CuFeS₂+SiO₂+O₂→Cu+FeSiO₃ +SO₂ 中S元素化合价由-2价变为+4价、O元素化合价由0价变为-2价，Cu元素化合价由+2价变为0价，转移电子数为24，根据转移电子守恒再结合原子守恒配平方程式为2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂=2Cu+2FeSiO₃ +4SO₂ ，
故答案为：2CuFeS₂+O₂

△   .

Cu₂S+2FeS+SO₂；2；2；5；2；2；4；
（2）根据2Cu₂O+Cu₂S

△   .

6Cu+SO₂↑知，Cu₂O、Cu₂S的物质的量之比是2：1，根据Cu原子守恒知，要使Cu₂O、Cu₂S恰好完全反应，Cu₂S中有

2

3

生成Cu₂O，所以Cu₂S转化为Cu₂O的最佳转化率为66.7%；
根据2Cu₂O+Cu₂S

△   .

6Cu+SO₂↑Cu和转移电子之间的关系式得转移电子物质的量=1mol×6×（1-0）=6mol，
故答案为：66.7%；6；
（3）以精CuFeS₂矿为原料在沸腾炉中和O₂（空气）反应为放热反应，反应速率越小，单位时间内放出的热量越少，所以可以通过控制加入CuFeS₂的速率控制温度；温度越高，胆矾分解生成硫酸铜，硫酸铜分解生成其它物质，从而导致胆矾的产量降低，
故答案为：控制加入CuFeS₂的速度（原因：CuFeS₂与O₂反应放热）；生成的CuSO₄发生了分解生成铜的其它化合物．

点评：本题制备实验方案设计，侧重考查学生整体分析、推断及知识运用能力，涉及氧化还原反应配平、计算、反应速率影响因素等知识点，明确流程图中每一步发生的反应，题目难度中等．