Question

5．黄铜矿在我国储量丰富，主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等．这种铜矿石所含主要成分为CuFeS₂，某企业以其为原料炼制精铜的工艺流程示意图如下：
请回答下列问题：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃，矿砂与空气反应生成冰铜（由Cu₂S和FeS互相熔合而成）和大气污染物A，该过程中发生主要反应的化学方程式为2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；A可用于海水提溴，在粗溴提纯环节中，A参与反应的化学方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；利用反射炉中产生的矿渣可生产一种良好的无机高分子絮凝剂--聚硅酸铁，其具有净水作用．将下列各项中物质加入水中后，不具有类似聚硅酸铁的净水作用的是b（填下列序号字母）
a．明矾    b．硫酸镁    c．硫酸铁  d．硫酸铝
（2）冰铜所含铜元素的质量分数为20%～50%．转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼．冰铜中的部分Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O再与Cu₂S反应，得到粗铜，用一个反应的化学方程式表示利用冰铜生产粗铜的过程3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+3SO₂，利用这种工艺生产2t含铜量为98%的粗铜，至少需要铜元素含量为40%的冰铜4.9t．
（3）以CuSO₄溶液为电解液，电解精炼铜（粗铜中含Fe、Ag、Pt、Au等杂质）．下列说法中，正确的是bd （填下列序号字母）．
a．电能全部转化为化学能                    b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．电解液中Cu²⁺向阳极移动               d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属．

Answer 1

分析 （1）黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物二氧化硫：产物为Cu₂S、FeS、SO₂；SO₂能够被溴氧化为硫酸；聚硅酸铁净水是利用其吸附作用；
（2）Cu₂S被氧化为Cu₂O：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，据含铜量相同计算；
（3）电解精炼铜时，粗铜作阳极，该电极上Zn、Fe、Ni、Cu失电子，精铜作阴极，该极上是铜离子得电子，阳极上铜以及比铜活泼的金属会溶解，而没有铜活泼的金属会从阳极掉落下，形成阳极泥．

解答 解：（1）黄铜矿与空气反应生成Cu₂S、FeS、SO₂，根据化合价升降相等配平，反应方程式为：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；SO₂能够被溴氧化为硫酸，反应方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；聚硅酸铁净水是利用其吸附作用，铝离子和铁离子能够水解产生胶体，能够通过吸附净水，硫酸镁不具备该性质，
故答案为：2CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；b；
（2）Cu₂S被氧化为Cu₂O的反应方程式为：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；Cu₂O与Cu₂S发生反应的方程式为：2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，总方程式为：3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+3SO₂，
含铜量相同时，设需要CuFeS₂的质量为xt，则有40%xt×$\frac{M（Cu）}{M（CuFe{S}_{2}）}$×100%=2t×98%，x=4.9t，
故答案为：3Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+3SO₂；4.9；
（3）a、电解池中，电能不会全部转化为化学能，还会伴随热能等形式的能的产生，故a错误；
b、电解精炼铜时，粗铜作阳极，接电源正极，发生氧化反应，故b正确；
c、溶液中Cu²⁺向阴极移动，在阴极上发生还原反应，故c错误；
d、在阳极上，没有铜活泼的金属Ag、Pt、Au等金属会从阳极掉落下，形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确；
故答案为：bd．

点评 本题考查铜及其化合物的性质、电解精炼铜的工作原理，特别是考查了学生阅读信息、处理信息的能力，难度稍大．