Question

【題目】[化學—選修2：化學與技術(shù)]

工業(yè)煉銅的方法有由黃銅礦（主要成分是CuFeS2,雜質(zhì)不含銅元素）煉制精銅的工藝流程示意圖如圖：

（1）．黃銅礦中銅的質(zhì)量分數(shù)為0.4，生產(chǎn)1噸純銅理論上需要這種黃銅礦____________噸。

（2）．在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物，_____________________。且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e的低價氧化物。

（3）．從環(huán)保環(huán)境和充分利于原料角度看如何處理和利用產(chǎn)生的煙氣？___________。

（4）．在轉(zhuǎn)爐中，冰銅中的Cu2S先被氧化成Cu2O，,生成的Cu2O再與Cu2S反應(yīng)，兩步反應(yīng)的熱化學方程式為：①2Cu2S（s）+3O2（g）═2Cu2O（s））+2SO2（g）△H=-768.2kJ.mol-1

②2Cu2O（s）+Cu2S（s）═6Cu（s）+SO2（g）△H=+116.0kJ.mol-1

則反應(yīng)Cu2S轉(zhuǎn)化為銅的熱化學方程式：_________________________。

將3molCu2S與一定量的空氣（氮氣、氧氣的體積比為4:1）在密閉容器中充分反應(yīng)（假設(shè)各步反應(yīng)都完全且Cu2S完全參與反應(yīng)），得到單質(zhì)銅3mol，所得氣體中SO2的體積分數(shù)為_____________。

（5）．電解精煉銅，電解質(zhì)溶液為______________，電解一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度_____________（填“減少”、“不變”、或“增大”）

（6）．利于反應(yīng)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，其正極電極反應(yīng)式為__________________。

Answer 1

【答案】（1）．2.5t（2分）

（2）．2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2（2分）

（3）．用氨水吸收煙氣中的SO2生成（NH4）2SO3或NH4HSO3，再讓生成的（NH4）2SO3或NH4HSO3與硫酸反應(yīng)生成SO2，收集SO2用于生成H2SO4

（4）．Cu2S（s）+O2（g）=2Cu（s）+SO2（g）△H=-217.4kJ.mol-1（2分）16.7%（2分）

（5）．CuSO4Cu（NO3）2（1分）,減少（2分）（6）．H2O2+2H++2e-=2H2O（2分）

【解析】

試題分析：（1）黃銅礦中銅的質(zhì)量分數(shù)為0.4，生產(chǎn)1噸純銅理論上需要這種黃銅礦的質(zhì)量為。

（2）.在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價硫化物，該硫化物是硫化亞銅、硫化亞鐵，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e的低價氧化物，即還有SO2生成，則反應(yīng)的方程式為2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2；

（3）.煙氣的主要成分是二氧化硫，則從環(huán)保環(huán)境和充分利于原料角度看處理的方法是用氨水吸收煙氣中的SO2生成（NH4）2SO3或NH4HSO3，再讓生成的（NH4）2SO3或NH4HSO3。

（4）已知：①2Cu2S（s）+3O2（g）═2Cu2O（s））+2SO2（g）△H=-768.2kJ.mol-1

②2Cu2O（s）+Cu2S（s）═6Cu（s）+SO2（g）△H=+116.0kJ.mol-1

則根據(jù)蓋斯定律可知（①+②）÷3即得到反應(yīng)Cu2S轉(zhuǎn)化為銅的熱化學方程式為Cu2S（s）+O2（g）＝2Cu（s）+SO2（g）△H=-217.4kJ.mol-1。

將3molCu2S與一定量的空氣（氮氣、氧氣的體積比為4:1）在密閉容器中充分反應(yīng)（假設(shè)各步反應(yīng)都完全且Cu2S完全參與反應(yīng)），得到單質(zhì)銅3mol，則

2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2

2.5mol 3.75mol 2.5mol 2.5mol

Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑

0.5mol 1mol 3mol 0.5mol

則反應(yīng)消耗氧氣為3.75mol，氮氣的物質(zhì)的量是氧氣的4倍，則氮氣的物質(zhì)的量為15mol，生成的二氧化硫為3mol，則所得氣體中的二氧化硫的體積分數(shù)×100%=16.7%；

（5）電解精煉銅時電解質(zhì)溶液為CuSO4，由于粗銅中含有雜質(zhì)，雜質(zhì)也失去電子，因此電解一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度減少。

（6）利于反應(yīng)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，其正極電極是雙氧水得到電子，則正極電極反應(yīng)式為H2O2+2H++2e-=2H2O。