Question

13．一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產(chǎn)物的新工藝的主要流程如下：

在上述流程中，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，反應(yīng)Ⅱ?yàn)V液的主要成分為[CuCl₂]^-．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）為使反應(yīng)Ⅰ充分進(jìn)行，工業(yè)上可采取的措施是粉碎固體等（答出1點(diǎn)即可）．
（2）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓．
（3）反應(yīng)Ⅲ通入空氣的目的是將反應(yīng)Ⅱ生成的一價(jià)銅氧化成二價(jià)銅． 一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，其原因是硫酸銅的溶解度小于氯化銅的溶解度．
（4）由CuSO₄制得Cu可采取“濕法煉銅”，該反應(yīng)的離子方程式是Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．上述工藝流程的主要特點(diǎn)是原料的綜合利用率較高．
（5）以黃銅礦（主要成分為CuFeS₂）為原料制備銅，也可以采用“火法熔煉工藝”．“火法熔煉工藝”中的“焙燒”程序是在通入少量空氣的情況下使黃銅礦部分脫硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeO）和SO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程為2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO．

Answer 1

分析 流程中反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過(guò)濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，
（1）粉碎固體可以增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）由于反應(yīng)1之后有兩種產(chǎn)物二硫化亞鐵和硫化銅，而經(jīng)過(guò)反應(yīng)二再過(guò)濾之后，二硫化亞鐵有剩余，說(shuō)明在反應(yīng)二中被消耗的物質(zhì)是硫化銅；
（3）氧氣有氧化性，可以將反應(yīng)Ⅱ生成的一價(jià)銅氧化成二價(jià)銅；加入硫酸能析出硫酸銅，是因?yàn)榱蛩徙~的溶解度小于氯化銅的溶解度；
（4）由CuSO₄制得Cu可采取“濕法煉銅”，發(fā)生金屬單質(zhì)置換反應(yīng)；流程中原料利用率高；
（5）由反應(yīng)物、生成物及質(zhì)量守恒定律來(lái)書(shū)寫(xiě)方程式．

解答 解：流程中反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過(guò)濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，
（1）粉碎固體可以增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，則為使反應(yīng)Ⅰ充分進(jìn)行，工業(yè)上可采取的措施是粉碎固體等，
故答案為：粉碎固體等；
（2）由于反應(yīng)1之后有兩種產(chǎn)物二硫化亞鐵和硫化銅，而經(jīng)過(guò)反應(yīng)二再過(guò)濾之后，二硫化亞鐵有剩余，說(shuō)明在反應(yīng)二中被消耗的物質(zhì)是硫化銅，反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，故答案為：Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓；
（3）氧氣有氧化性，可知反應(yīng)Ⅲ通入空氣的目的是將反應(yīng)Ⅱ生成的一價(jià)銅氧化成二價(jià)銅；加入硫酸能析出硫酸銅，是因?yàn)榱蛩徙~的溶解度小于氯化銅的溶解度，
故答案為：將反應(yīng)Ⅱ生成的一價(jià)銅氧化成二價(jià)銅；硫酸銅的溶解度小于氯化銅的溶解度；
（4）由CuSO₄制得Cu可采取“濕法煉銅”，發(fā)生金屬單質(zhì)置換反應(yīng)，反應(yīng)為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；上述工藝流程的主要特點(diǎn)是原料的綜合利用率較高，
故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；原料的綜合利用率較高；
（5）由反應(yīng)物、生成物及質(zhì)量守恒定律可知發(fā)生的反應(yīng)為2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO，故答案為：2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)流程、混合物分離提純、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，注意結(jié)合習(xí)題中的信息來(lái)分析，題目難度中等．