Question

【题目】现有一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高．其主要流程如图：

注：反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl﹣=2[CuCl2]﹣+S↓
请回答下列问题：
（1）反应Ⅲ中的CuCl2﹣中铜元素的化合价为 ， 传统工艺制铜是将铜矿砂与空气在高温下煅烧，使这种方
法的缺点是要消耗大量的热能以及（完成合理的一种即可）．
（2）为使反应Ⅰ中充分进行，工业可采取的措施是 ， 反应Ⅰ生成12gFeS2转移的电子数为 ．
（3）反应Ⅲ的离子方程式为 ， 一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶
体，其可能的原因是 ．
（4）工业上炼钢时，可将铁红投入熔融的生铁中，炼钢时为了降低含碳量，该过程中主要反应的化学方程
式是 ． 工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO2 ， 分别生成NaHSO3、NH4HSO3 ， 其水溶液均
呈酸性，相同条件下，同浓度的两种水溶液中c（SO32﹣）较小的是 ．
（5）某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数，取280mL（已折算成标准状况）气体样品与足量
Fe2（SO4）3溶液完全反应后，用浓度为0.02000molL﹣1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00mL，已知Cr2O72﹣+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O（未配平）反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为 ．

Answer 1

【答案】
（1）0；SO2会导致大气污染
（2）粉碎固体等；0.1NA
（3）4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O；该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜
（4）3C+Fe2O3 2Fe+3CO；NH4HSO3溶液
（5）12.00%
【解析】解：流程中反应Ⅰ的化学化方程为CuFeS2+S═FeS2+CuS，黄铜矿与S在高温下煅烧，使其转变为FeS2、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl2混合溶液 发生反应Cu2++CuS+4Cl﹣=2[CuCl2]﹣+S↓，过滤得到滤液中通入空气发生反应4CuCl2﹣+O2+4H+=4Cu2++8Cl﹣+2H2O，一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，结晶分离得到硫酸铜晶体，加入铁还原溶液得到铜；滤渣分离得到FeS和S，（1）反应Ⅲ中的CuCl2﹣中Cl是﹣1价，铜元素的化合价为0价，富铜矿砂与空气在高温下煅烧，要消耗大量的热能，生成SO2会导致大气污染，所以答案是：0；SO2会导致大气污染；（2）粉碎固体可以增大接触面积，加快反应速率，则为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是粉碎固体等，流程中反应Ⅰ的化学化方程为CuFeS2+S═FeS2+CuS，反应Ⅰ生成120gFeS2转移的电子1mol，所以反应Ⅰ生成12gFeS2转移的电子数为0.1NA ，
所以答案是：粉碎固体等；0.1NA；（3）反应Ⅲ中生成铜离子，则离子反应为4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O，相同条件下硫酸铜的溶解度小，则该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜，所以向反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，
所以答案是：4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O；该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜；（4）炼钢时，可将铁红投入熔融的生铁中，滤液碳和氧化铁反应生成铁和一氧化碳，反应的化学方程式为：3C+Fe2O3 2Fe+3CO↑，HSO3﹣H++SO32﹣ ， 而NH4+水解：NH4++H2ONH3 ． H2O+H+ ， 使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3﹣电离，故NH4HSO3溶液中SO32﹣浓度较小，
所以答案是：3C+Fe2O3 2Fe+3CO↑；NH4HSO3；（5）发生氧化还原反应生成硫酸亚铁，离子反应为SO2+2Fe3++2H2O=SO42﹣+2Fe2++4H+ ， 利用14H++Cr2O72﹣+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O、SO2+2Fe3++2H2O=SO42﹣+2Fe2++4H+ ，
可知，3SO2～Cr2O72﹣ ，
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x 0.02mol/L×0.025L
解得x=0.0015mol，
反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为： ×100%=12.00%，
所以答案是：12.00%．