Question

工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS₂）冶炼铜的主要流程如下：

（1）焙砂含Cu量为20%～50%．转炉中，将焙砂加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼．焙砂中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是

 

、

 

；
（2）假定各步反应都完全，完成下列计算：
①由6mol CuFeS₂生成6mol Cu，求消耗O₂的物质的量

 

mol；
②6mol CuFeS₂和14.25mol O₂反应，理论上可得到

 

molCu．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：由流程可知，黄铜矿加入石英砂通入空气焙烧，可生成Cu₂S、CuO，继续加入石英砂通入空气焙烧，生成Cu₂O、Cu，生成气体A为二氧化硫，熔渣B为FeO等，Cu₂O、Cu与铝在高温下发生铝热反应得到粗通，电解可得到精铜，
（1）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫气体，生成的Cu₂O与Cu₂S反应生成铜和二氧化硫；
（2）①由反应可知，最终CuFeS₂与O₂反应的最终成为FeO、Cu、SO₂，根据原子守恒计算n（FeO）、n（SO₂），根据O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+n（SO₂）；
②根据方程式计算6mol CuFeS₂消耗O₂的物质的量、生成Cu₂S的物质的量，进而计算剩余O₂的物质的量．根据2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂计算反应的Cu₂S的物质的量、生成Cu₂O的物质的量，进而计算剩余Cu₂S的物质的量，再根据2Cu₂O+Cu₂S→6Cu+SO₂进行过量计算．

解答： 解：由流程可知，黄铜矿加入石英砂通入空气焙烧，可生成Cu₂S、CuO，继续加入石英砂通入空气焙烧，生成Cu₂O、Cu，生成气体A为二氧化硫，熔渣B为FeO等，Cu₂O、Cu与铝在高温下发生铝热反应得到粗通，电解可得到精铜，
（1）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫气体，反应的方程式为2Cu₂S+3O₂

高温  .

2Cu₂O+2SO₂，生成的Cu₂O与Cu₂S反应生成铜和二氧化硫，反应的方程式为2Cu₂O+Cu₂S

高温  .

6Cu+SO₂，
故答案为：2Cu₂S+3O₂

高温  .

2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S

高温  .

6Cu+SO₂；
（2）①由反应可知，最终CuFeS₂与O₂反应的最终成为FeO、Cu、SO₂，根据原子守恒n（FeO）=n（CuFeS₂）=6mol，n（SO₂）=2n（CuFeS₂）=mol，根据O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+2n（SO₂）=6mol+12mol×2，故n（O₂）=15mol，
故答案为：15；
②2CuFeS₂+4O₂=Cu₂S+3SO₂+2FeO
  6mol   12mol 3mol
故剩余氧气为14.25mol-12mol=2.25mol，生成Cu₂S为3mol，
2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂；
3mol  4.5mol
故氧气不足，故氧气完全反应，生成Cu₂O为2.25mol×

2

3

=1.5mol，剩余Cu₂S为3mol-1.5mol=1.5mol，
  2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂；
1.5mol 0.75mol
故氧化亚铜完全反应，生成铜1.5mol×

6

2

=4.5mol，
故答案为：4.5．

点评：本题考查了元素化合物的性质，综合考查运用知识迁移方法解决问题的能力，考查混合物的有关计算，题目过程复杂，计算量很大，为易错题目，对学生的心理素质有较高的要求，注意原子守恒计算与过量计算．