Question

【题目】以黄铜矿（主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2）为原料炼铜的方法有不同的冶炼方法。火法炼铜：将辉铜矿（Cu2S）在空气中高温焙烧即可得到铜和一种还原性的气体。近年来，湿法炼铜有了新进展，科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。某工厂运用该原理生产铜和绿矾（FeSO47H2O）的工艺如下：

回答下列问题：

（1）火法炼铜发生的化学方程式：_________________________；

（2）湿发炼铜工艺流程中，为了提高酸浸时的进取率，本流程可采取的措施是________，试剂X为__________，其作用是_____________。

（3）试剂a为______________，试剂b为______________；

（4）配平反应1的化学方程式：____CuFeS2+___H2SO4+____O2=____CuSO4+____Fe2（SO4）3+____H2O

（5）已知：常温下Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=2.6×10-39。加入过量的试剂X调节pH=4时，可使溶液中的Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，则溶液中的c（Fe3+）=___________。若要此时不出现Cu（OH）2沉淀，则溶液中的Cu2+浓度最大不超过_________________。

Answer 1

【答案】（1）Cu2S+O22Cu+SO2（2分） （2）搅拌（“升温”和“粉粹”均不能得分）（1分） CuO或CuCO3或Cu（OH）2（1分） 调节pH，使铁离子沉淀。（2分）（3）H2SO4（1分），Fe（1分）(4) 4；2；17；4；2；2（2分） (5)2.6×10-9 mol/L（2分）;2.2mol/L（2分）

【解析】

试题分析：（1）火法炼铜的原理是将辉铜矿（Cu2S）在空气中高温焙烧即可得到铜和一种还原性的气体，该气体是二氧化硫，因此反应的方程式为Cu2S+O22Cu+SO2；

（2）由于升高温度会破坏蛋白质，因此为了提高酸浸时的进取率，本流程可采取的措施是搅拌；由于不能引入新杂质，所以再调节溶液的pH值沉淀铁离子时应该选择氧化铜或氢氧化铁或碳酸铜等。

（3）由于加入氧化铜调节溶液的pH，生成了氢氧化铁沉淀，故固体A是 Fe（OH）3，要制备绿矾，则需要加入稀硫酸，得到硫酸铁，然后再加入铁粉得到硫酸亚铁即可，即a是硫酸，b是铁。

（4）根据方程式可知铁元素的化合价从＋2价升高到＋3价，失去1个电子，S元素的化合价从－2价升高到＋6价，失去8个电子，即1mol CuFeS2失去17mol电子，1mol氧气得到4mol电子，因此根据电子得失守恒可知反应的方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O；

（2）pH＝4时溶液中氢氧根浓度是10－10mol/L，则根据氢氧化铁的溶度积常数可知溶液中c（Fe3+）＝＝2.6×10-9 mol/L；根据氢氧化铜的溶度积常数可知此时溶液中铜离子浓度＝＝2.2mol/L，因此若要此时不出现Cu（OH）2沉淀，则溶液中的Cu2+浓度最大不超过2.2mol/L。