Question

【题目】工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜，有如下两种工艺。

I．火法熔炼工艺:将处理过的黄铜矿加入石英，再通入空气进行焙烧，即可制得粗铜。

（1）焙烧的总反应式可表示为：2CuFeS2+ 2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2该反应的氧化剂是___________。

（2）下列处理SO2的方法，不合理的是_____

A高空排放 B用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠

C用氨水吸收后，再经氧化制备硫酸铵 D用BaCl2溶液吸收制备BaSO3

（3）炉渣主要成分有FeO 、Fe2O3 、SiO2、Al2O3等，为得到Fe2O3加盐酸溶解后，后续处理过程中未涉及到的操作有____________。

A过滤 B加过量NaOH溶液 C蒸发结晶 D灼烧 E加氧化剂

II．FeCl3溶液浸取工艺:其生产流程如下图所示

（4）浸出过程中，CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为_____________。

（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质是____ （填化学式）。

（6）若用石墨电极电解滤液，写出阳极的电极反式_____________。

（7）黄铜矿中含少量Pb,调节C1一浓度可控制滤液中Pb2+的浓度，当c(C1一)＝2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为___mol·L-1。[已知KSP(PbCl2)＝1 x 10一5]

Answer 1

【答案】CuFeS2、O2 A、D C CuFeS2+4Fe3+＝Cu2++5Fe2++2S FeCl3 Fe2+－e－＝Fe3+ 2.5×10－6

【解析】

I．（1）根据焙烧的反应式渣铜、硫、氧元素的化合价变化确定氧化剂。

（2）SO2的可以被碱性物质吸收。

（3）炉渣中的SiO2不溶于盐酸，过滤除去。Al2O3可以用过量NaOH溶液除去，+2价铁需要加氧化剂氧化为+3价，得到的Fe(OH)3灼烧后得到Fe2O3 。

II．黄铁矿粉加入FeCl3溶液，发生氧化还原反应，得到硫和CuCl2和FeCl2，滤液电解，Cu2+得到电子生成铜，Fe2+失去电子转变为Fe3+，FeCl3可以循环使用。

（1）根据方程式2CuFeS2+ 2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSiO3+4SO2知，铜元素的化合价降低，氧元素的化合价降低，因此该反应中氧化剂是CuFeS2和O2。

（2）SO2是大气污染物，A错；用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠，可以防止污染，B正确；用氨水吸收后，再经氧化制硫酸铵，也可以防止污染，C正确；SO2不能溶于氯化钡溶液，D错；答案选AD。

（3）炉渣主要成分是FeO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等，为得到Fe2O3，加盐酸溶解后，需要过滤出二氧化硅，然后再加入氧化剂将溶液中的亚铁离子氧化为三价铁离子，再加入过量氢氧化钠溶液后主要成分是氢氧化铁沉淀。过滤、洗涤、灼烧就可以得到三氧化二铁，所以未涉及的实验操作是蒸发结晶。

（4）过滤得到的滤渣中含有硫单质，这说明CuFeS2与FeCl3溶液发生氧化还原反应，即CuFeS2+4Fe3+＝Cu2++5Fe2++S。

（5）电解时产生的电解液又可以与黄铜矿反应，所以该工艺流程中，可以循环利用的物质是FeCl3。

（6）电解池中阳极失去电子，因此若用石墨做电极电解滤液，则亚铁离子在阳极失去电子，所以阳极反应是Fe2+－e－＝Fe3+。

（7）已知KSP(PbCl2)＝1×10一5，因此当溶液中c(C1一)＝2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为mol·L-1。