Question

20．從含銅豐富的自然資源黃銅礦（CuFeS₂）冶煉銅的工藝流程如下：

已知：CuFeS₂+3CuCl₂=4CuCl+FeCl₂+2S
（1）浸取時，若改用FeCl₃溶液，也能生成CuCl和S，該反應化學方程式為CuFeS₂+3FeCl₃=CuCl+4FeCl₂+2S．
（2）若過濾1所得濾液中只含F(xiàn)eCl₂，則將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后，所得固體的化學式為Fe₂O₃．
（3）調節(jié)溶液的pH后，除生成Cu外，還能產生一種金屬離子，此金屬離子是Cu²⁺．（填離子符號）
（4）過濾3所得濾液中可以循環(huán)使用的物質有HCl和CuCl₂，為保持流程持續(xù)循環(huán)，每生成1molCu，理論上需補充CuCl₂的物質的量為0.5mol．
（5）冶煉工藝還可以將精選后的黃銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉變?yōu)殂~，化學方程式為：6CuFeS₂+13O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Cu₂S+2Fe₃O₄+9SO₂、Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO₂此工藝與前一工藝相比主要缺點有會產生污染環(huán)境的氣體SO₂，（能耗高等）．

Answer 1

分析 CuFeS₂加入CuCl₂浸取發(fā)生CuFeS₂+3CuCl₂=4CuCl+FeCl₂+2S，過濾后得到濾液含有FeCl₂，固體含有CuCl、S，加入鹽酸除硫，過濾得到濾液含有[CuCl₂]^-，調節(jié)溶液pH發(fā)生歧化反應生成Cu和Cu²⁺，過濾可得到Cu，得到濾液含有Cu²⁺，以此解答該題．

解答 解：CuFeS₂加入CuCl₂浸取發(fā)生CuFeS₂+3CuCl₂=4CuCl↓+FeCl₂+2S↓，過濾后得到濾液含有FeCl₂，固體含有CuCl、S，加入鹽酸除硫，過濾得到濾液含有[CuCl₂]^-，調節(jié)溶液pH發(fā)生歧化反應生成Cu和Cu²⁺，過濾可得到Cu，得到濾液含有Cu²⁺，
（1）CuFeS₂和3FeCl₃之間發(fā)生的是氧化還原反應，化學方程式為：CuFeS₂+3FeCl₃=CuCl+4FeCl₂+2S，
故答案為：CuFeS₂+3FeCl₃=CuCl+4FeCl₂+2S；
（2）過濾1所得濾液中只含F(xiàn)eCl₂，將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后，加入發(fā)生中發(fā)生水解上火車氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵灼燒分解生成氧化鐵，所得固體為Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
（3）過濾得到濾液含有[CuCl₂]^-，調節(jié)溶液pH發(fā)生歧化反應生成Cu和Cu²⁺，故答案為：Cu²⁺；
（4）濾3所得濾液中含有HCl和CuCl₂，可以循環(huán)使用，涉及反應有CuFeS₂+3CuCl₂=4CuCl+FeCl₂+2S、2CuCl=Cu+CuCl₂，綜合兩個化學方程式可得CuFeS₂+CuCl₂=2Cu+FeCl₂+2S，由方程式可得每生成1molCu，理論上需補充CuCl₂的物質的量為0.5mol，
故答案為：HCl和CuCl₂；0.5mol；
（5）將精選后的黃銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉變?yōu)殂~，反應生成二氧化硫氣體，污染空氣，且能耗高，
故答案為：會產生污染環(huán)境的氣體SO₂，（能耗高等）．

點評 本題以工藝流程題形式考查銅的化合物的性質、物質的分離提純、化學用語書寫等，為高頻考點和常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目有利于培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)，難度中等，清楚工藝流程原理是關鍵，是對知識遷移的綜合運用．