Question

7．已知冰铜的化学式为mCu₂S•nFeS，可由Cu₂S和FeS互相熔合而成，为工业上冶炼铜的中间产物，由冰铜继续冶炼铜的流程可表示如图1：

（1）石英砂的主要成分为SiO₂；熔渣的主要成分为FeSiO₃．
（2）焙烧过程所得气体中含有大量污染性气体，不能随意排放，为了充分利用资源，可回收该污染性气体生产硫酸．回收该气体可选用下列试剂中的c（填字母序号）．
a．浓硫酸      b．浓硝酸      c．氨水
（3）焙烧过程冰铜中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，Cu₂O在与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂．
（4）粗铜（含Fe、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼如图2所示，A极应为粗铜（填“粗铜”或“精铜”），电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；．
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应式为4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 石英砂主要成分为二氧化硅，加入冰铜（mCu₂S•nFeS）中焙烧，生成Cu₂O、Cu，生成气体为二氧化硫，熔渣为FeSiO₃等，粗铜电解精炼可得到精铜．
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，二氧化硅和氧化亚铁反应生成硅酸亚铁；
（2）由流程图转化可知，气体中的大气污染物主要是二氧化硫，二氧化硫是制取硫酸的原料气，选择试剂吸收二氧化硫，不能产生新的污染气体，二氧化硫是酸性氧化物，结合选项中各物质的性质判断；
（3）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫气体，生成的Cu₂O与Cu₂S反应生成铜和二氧化硫；
（4）依据粗铜精炼原理分析，粗铜做阳极，精铜做阴极，由A极为阳极，故铁先放电，铜后放电，依据电极方程式的书写规则写出即可；
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，正极上是氧气得到电子发生还原反应，酸性溶液中生成的氢氧根离子以水的形式存在．

解答 解：石英砂主要成分为二氧化硅，加入冰铜（mCu₂S•nFeS）中焙烧，生成Cu₂O、Cu，生成气体为二氧化硫，熔渣为FeSiO₃等，粗铜电解精炼可得到精铜．
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅（SiO₂），二氧化硅和氧化亚铁反应：SiO₂+FeO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeSiO₃，所以熔渣的主要成分为硅酸亚铁；
故答案为：SiO₂；FeSiO₃；
（2）由流程图转化可知，气体中的大气污染物主要是二氧化硫，二氧化硫是制取硫酸的原料气，回收该气体选择试剂吸收二氧化硫，不能产生新的污染气体，
a、浓H₂SO₄不能吸收二氧化硫，故a错误；
b、浓HNO₃可以吸收二氧化硫，但生成NO₂污染大气，故b错误；
c、氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，故c正确；
故答案为：硫酸；c；
（3）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫气体，反应的方程式为2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂，生成的Cu₂O与Cu₂S反应生成铜和二氧化硫，反应的方程式为2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂，
故答案为：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂；
（4）粗铜中含有Fe、Ag、Pt、Au等杂质，电解一段时间后，其中的铁失电子生成亚铁离子，铜失电子生成铜离子，所以A极反应为：Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；
故答案为：粗铜；Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；
（5）原电池正极发生的是化合价降低得电子的反应，根据方程式可知是O₂得电子，另外，由于H₂SO₄存在，所以发生的O₂酸性条件下的电极反应：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，
故答案为：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

点评 本题考查了由冰铜继续冶炼铜的有关知识，侧重考查铜及其化合物的性质、电解原理的分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．