Question

3．铜是一种重要的有色金属，近些年来铜的用途越来越广泛．铜矿有辉铜矿（主要成分为Cu₂S）、斑铜矿（主要成分为Cu₅FeS₄）、蓝铜矿[主要成分为Cu₂（OH）₂CO₃]及黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）等．
（1）下列四种化合物中含铜量最高的是a（填序号）．
   a．Cu₂S   b．Cu₅FeS₄    c．Cu₂（OH）₂CO₃    d．CuFeS₂
（2）2014年国精炼铜产量796万吨，若全部由含Cu₂S质量分数为32%的铜矿冶炼得到，则需该铜矿的质量为3109.4万吨（保留一位小数）．
（3）为了充分利用铜资源，某工厂拟用黄铜灰（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃、SiO₂等）制取金属铜，并可得副产物锌盐，其生产流程如图：
回答下列问题：
①滤渣1的主要成分为Cu．
②滤液1加入Zn粉主要被还原的阳离子有Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺（写离子符号）．
③滤渣1及滤渣2需再进行焙烧，其原因是便于除去铜块内部包裹的锌等杂质；用浓硫酸二次浸取可能产生的有毒气体是SO₂，净化的方法是用氨水吸收．
④除铁时，先加入稀硫酸及过氧化氢溶液将铁氧化为Fe³⁺，再调节pH，使铁形成Fe（OH）₃沉淀除去．
⑤电解时，阴极的电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu．电解后剩余电解液可循环利用，其方式是加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO₄•7H₂O．

Answer 1

分析 （1）含铜量=$\frac{所有铜的相对原子质量}{物质的含铜量}$；
（2）根据化学式Cu₂S计算铜元素的质量分数，并计算一定质量的Cu₂S物质中铜元素的质量，物质中某元素的质量分数，就是该元素的质量与组成物质的元素总质量之比；
（3）黄铜灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃反应，滤渣1为铜和少量的SiO₂，滤液1主要含有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，加入锌粉，锌粉可与Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反应生成铜和铁单质，滤渣2主要为铜和铁单质和过量的锌，焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；电解硫酸铜溶液可得到铜单质，锌离子在溶液不放电，加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO₄•7H₂O．

解答 解：（1）a．Cu₂S中含铜量为$\frac{128}{160}$=0.8；b．Cu₅FeS₄中含铜量为$\frac{320}{504}$=0.63；c．Cu₂（OH）₂CO₃中含铜量为$\frac{128}{221}$=0.58；d．CuFeS₂中含铜量为$\frac{64}{184}$=0.35，故答案为：a；
（2）Cu₂S中铜元素的质量分数=$\frac{64×2}{160}$×100%=80%；则X吨含Cu₂S 32%的铜矿石中含铜元素质量=Xt×80%×32%=796万t
解得X=3109.4万吨，故答案为：3109.4；
（3）①滤渣1为铜和少量的SiO₂，主要成分为Cu，故答案为：Cu；
②锌粉可与Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反应生成铜和铁单质，被还原的阳离子有Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，故答案为：Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺；
③焙烧便于除去铜块内部包裹的锌等杂质，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用氨水吸收，故答案为：便于除去铜块内部包裹的锌等杂质；SO₂；用氨水吸收；
④氢氧化铁的溶解度比氢氧化亚铁小，将铁氧化为Fe³⁺，再调节pH，使铁形成Fe（OH）₃沉淀除去，故答案为：调节pH；
⑤电解时，阴极得电子：Cu²⁺+2e^-=Cu；锌离子在溶液不放电，加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO₄•7H₂O，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；加入ZnO中和后与滤液2合并制备ZnSO₄•7H₂O．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度不大．