Question

【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：①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；

②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑；则在反应①、②、③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)。

Answer 1

【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）①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO中S元素的化合价从+2升高为+4价，被氧化；②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2中S元素的化合价从-2升高为+4价，被氧化；③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑中S元素的化合价从+2升高为+4价，被氧化；则在反应①、②、③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2amolO2，amolCu2S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Ⅰ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。