Question

5．由黃銅礦（主要成分是CuFeS₂）煉制精銅的工藝流 程示意圖如下：
[銅礦石]$\stackrel{選礦}{→}$[銅精礦石]$→_{反射爐}^{焙燒和除渣}$[冰銅]$→_{轉爐}^{還原}$[粗銅]$→_{電解槽}^{精煉}$[電解銅]
（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到l000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉變?yōu)榈蛢r氧化物．
①該過程中兩個主要反應的化學方程式分別是2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂、FeS+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂；
②反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是FeSiO₃．
（2）冰銅（Cu₂S和FeS互相熔合而成）含Cu量為20%～50%．轉爐中，將冰銅加熔劑（石英砂）在1200℃左右吹入空氣進行吹煉．冰銅中的Cu₂S被氧化為Cu₂O．生成的Cu₂O與Cu₂S反應，生成含Cu量約為98.5%的粗銅．該過程發(fā)生反應的化學方程式分別是2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑．
（3）粗銅的電解精煉如圖所示．
①在粗銅的電解過程中，粗銅板應是圖中電極c（填圖中的字母）；
②在電極d上發(fā)生的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
③若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為Au、Ag以單質形式沉積在c（陽極）下方，F(xiàn)e以Fe²⁺的形式進入電解液中．

Answer 1

分析 （1）①黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物：產(chǎn)物為Cu₂S、FeS；部分Fe的硫化物轉變?yōu)镕e的低價氧化物：產(chǎn)物為FeO；反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是FeSiO₃；
②反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是FeSiO₃；
（2）Cu₂S被氧氣氧化生成二氧化硫和Cu₂O；Cu₂O與Cu₂S反應Cu和SO₂；
（3）粗銅應該放在陽極，c是陽極；d是陰極，發(fā)生還原反應 Cu²⁺+2e^-=Cu；粗銅中的Au、Ag、，它們在電解槽中的下方，以單質形式沉積在c（陽極）下方；Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中．

解答 解：（1）①黃銅礦與空氣反應生成Cu₂S、FeS，根據(jù)化合價升降相等配平，反應方程式為：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；FeS和氧氣反應生成FeO，根據(jù)化合價升降相等，配平方程式為：FeS+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂；
故答案是：2CuFeS₂+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu₂S+2FeS+SO₂；FeS+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeO+2SO₂；
②二氧化硅在高溫下與FeO反應生成FeSiO₃，所以生成爐渣的主要成分為：FeSiO₃，故答案為：FeSiO₃；
（2）Cu₂S被氧氣氧化生成二氧化硫和Cu₂O：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；Cu₂O與Cu₂S反應：2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑，
故答案是：2Cu₂S+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+2SO₂↑；
（3）①c連電源正極，d連電源的負極；故c為陽極，d為陰極；粗銅板應放在陽極，即c；故答案為：c；
②d陰極發(fā)生還原反應，陰極上銅離子得電子生成Cu，則方程式為：Cu²⁺+2e^-=Cu；故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③Au、Ag比較穩(wěn)定，不反應，以單質形式沉積在c（陽極）下方，F(xiàn)e失去電子變成Fe²⁺的形式進入電解液中，
故答案為：Au、Ag以單質形式沉積在c（陽極）下方，F(xiàn)e以Fe²⁺的形式進入電解液中．

點評 本題考查了物質的制備流程、銅及其化合物的性質、以及電解原理的應用，題目難度中等，側重于考查學生閱讀信息、處理信息的能力，明確物質之間的反應以及電解池的原理是解題的關鍵．