题目内容

【题目】近年来,硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的发展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法,其工艺流程如图所示:

反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响,下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图~如图所示)。

回答下列问题:

(1)火法炼铜的主要反应:2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);

2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;则在反应中被氧化的元素为_______(填元素符号);若生成的SO2在标准状况下体积为4.48L,则发生转移的电子数目为________NA;由amolCuFeS2生成a molCu,共消耗________ mol O2

(2)写出反应1的化学方程式:________________。经查,硫黄、FeSO4·7H2O均可入药,用途广泛,湿法炼铜与火法炼铜相比,优点是_____________________。

(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是_______________________________。

(4)根据实验以及工业生产的实验要求,从下表中得出的最佳工艺条件为________(填字母代号)。

【答案】(1) S 1.2 2.5a

(2)2CuS+O2+2H2SO4CuSO4+2H2O+2S 污染小,同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄,资源得到充分利用

(3)蒸发浓缩、冷却结晶(过滤不写不扣分) (4) A

【解析】(1)2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO中S元素的化合价从+2升高为+4价,被氧化;2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2中S元素的化合价从-2升高为+4价,被氧化;2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中S元素的化合价从+2升高为+4价,被氧化;则在反应中被氧化的元素为S元素;若生成的SO2在标准状况下体积为4.48L,生成SO2的物质的量为=0.2mol,则发生转移的电子数目为0.2mol×6NA=1.2NA;amolCuFeS2生成molCu2S,消耗2amolO2amolCu2S氧化为Cu2O,消耗O2amol=0.5amol,共消耗2.5amolO2

(2)依据流程转化可知,反应是硫化铜和氧气、硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、硫和水,反应的化学方程式为:2CuS+O2+2H2SO4=2CuSO4+2S+2H2O,火法炼钢中产生有毒的二氧化硫,而湿法炼铜中不产生有毒气体,故其污染性小、环保,同时湿法炼铜还得到副产品硫酸亚铁晶体及其硫磺,充分利用了资源;

(3通过将溶液蒸发浓缩、冷却结晶并过滤即可得到FeSO4·7H2O;

(4)从图1可以看出,铜的浸出率随反应温度升高二增大,在为的达到95°C后,铜的浸出率随温度的变化不明显,但温度过高能耗增加,由此可知适应的反应温度为95°C,图3可以看出:固液比大于1︰5时,铜的浸出率随固液比的增大而有所减小;固液比小于1︰5时铜的浸出率随固液比的减小而有所下降,因此适宜的固液比为1︰5;从图4可以看出铜的浸出率随反应时间增大而增大,但在反应时间超出7h后,随反应时间的延长铜的浸出率增大的很缓慢,同时反应时间过长,即增加能耗,有降低设备利用率,故适宜的反应时间7h;表中数据变化分析,加入氯离子能改变铜的浸出效果,但氯离子浓度超过0.8mol/L,时铜的浸出率随氯离子浓度增加反而减小,故适宜的氯离子浓度维持在0.8mol/L;

故答案为A。

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