Question

13．一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產物的新工藝的主要流程如下：

在上述流程中，反應Ⅰ的化學化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，反應Ⅱ濾液的主要成分為[CuCl₂]^-．請回答下列問題：
（1）為使反應Ⅰ充分進行，工業(yè)上可采取的措施是粉碎固體等（答出1點即可）．
（2）反應Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓．
（3）反應Ⅲ通入空氣的目的是將反應Ⅱ生成的一價銅氧化成二價銅． 一定溫度下，在反應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”，該反應的離子方程式是Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．上述工藝流程的主要特點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，該反應的化學方程為2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO．

Answer 1

分析 流程中反應Ⅰ的化學化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結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，加快反應速率；
（2）由于反應1之后有兩種產物二硫化亞鐵和硫化銅，而經過反應二再過濾之后，二硫化亞鐵有剩余，說明在反應二中被消耗的物質是硫化銅；
（3）氧氣有氧化性，可以將反應Ⅱ生成的一價銅氧化成二價銅；加入硫酸能析出硫酸銅，是因為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)生金屬單質置換反應；流程中原料利用率高；
（5）由反應物、生成物及質量守恒定律來書寫方程式．

解答 解：流程中反應Ⅰ的化學化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結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，加快反應速率，則為使反應Ⅰ充分進行，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1之后有兩種產物二硫化亞鐵和硫化銅，而經過反應二再過濾之后，二硫化亞鐵有剩余，說明在反應二中被消耗的物質是硫化銅，反應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Ⅲ通入空氣的目的是將反應Ⅱ生成的一價銅氧化成二價銅；加入硫酸能析出硫酸銅，是因為硫酸銅的溶解度小于氯化銅的溶解度，
故答案為：將反應Ⅱ生成的一價銅氧化成二價銅；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)生金屬單質置換反應，反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；上述工藝流程的主要特點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）由反應物、生成物及質量守恒定律可知發(fā)生的反應為2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO，故答案為：2CuFeS₂+4O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Cu₂S+3SO₂+2FeO．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備實驗流程、混合物分離提純、發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，注意結合習題中的信息來分析，題目難度中等．