题目内容

铜是一种重要的金属元素,位于元素周期表第ⅠB族,+1价的铜与氯离子结合的生成的CuCl是一种难溶物质,但它可与过量的Cl形成可溶于水的络离子[CuCl2]。含铜最丰富的天然资源是黄铜矿(CuFeS2)。
(1)目前有一种湿法冶炼技术,以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和可用于橡胶硫化的硫单质,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:

①请完成反应Ⅰ中FeCl3与CuFeS2反应的化学方程式:
CuFeS2 +       FeCl3 =             +4          + 2S。
②写出反应Ⅳ中发生反应的离子方程式:
                                                                          
③反应Ⅲ是FeCO3在空气中煅烧,其化学方程式是
                                                                          
④已知Cu+在反应V中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu。则反应Ⅴ所得溶液A中含有的溶质有                                   
(2)传统工艺从黄铜矿冶炼粗铜的技术,是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜。与上面湿法冶炼技术方法比较,新方法的优点是                                                                        

((16分)
(1)(共12分)
① 3   CuCl   FeCl2(3分) 
② Cl+ CuCl = [CuCl2](2分)
③ 4FeCO3 + O24CO2 + 2Fe2O3(3分)
④ CuCl2、 NaCl (4分)
(2)(共4分)不会产生SO2污染大气(2分),不用煅烧黄铜矿从而节约热能 [或可得副产品铁红和硫,合理答案都行。2分]

解析试题分析:(1)①读图可知,缺少的生成物为FeCl2、CuCl,硫元素由—2升为0,设CuFeS2的系数为1,则2个硫原子升高总数为4,铜元素由+2降为+1,1个铜原子降低数为1,由于升降总数相等,则铁元素由+3降为+2,需要3个铁原子降低总数3,则CuFeS2+3FeCl3=CuCl+4FeCl2+2S;②依题意,难溶的CuCl与可溶的NaCl在水中发生反应,其原理为Cl+ CuCl = [CuCl2];③依题意,该反应的反应物是FeCO3和O2,生成物是Fe2O3和CO2,铁元素由+2升为+3价,氧元素由0降为—2价,根据最小公倍数法配平可得:4FeCO3 + O24CO2 + 2Fe2O3;依题意,Na[CuCl2]在水中发生反应V,铜元素由+1部分升高为+2,部分降低为0,则溶液A中含有Cl、Cu2+和Na+,所以推断A的溶质主要是CuCl2和NaCl;(2)传统方法需要高温煅烧,不仅消耗大量的能量,而且还产生大量的SO2等有毒气体,污染空气,新方法的优点是不会产生SO2污染大气,不用煅烧黄铜矿从而节约热能,可得副产品铁红和硫。
考点:考查有关物质制备的化学工艺流程推断题,涉及化学方程式的配平、主要流程中离子方程式、推断溶液的主要溶质、评价两种工艺的优缺点等。

练习册系列答案
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软锰矿中含MnO2约70%,SiO2约20%,Al2O3约4%,其余为水分;闪锌矿中含ZnS约80%,FeS、CuS、SiO2共约7%,其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,制取Zn、MnO2和Na2SO4。其工艺流程如下:

(1)I的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。写出MnO2、CuS与硫酸反应的化学方程式:                                               
(2)已知Fe(OH)3、Al(OH)3、Zn(OH)2三种物质开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表:

沉淀物
 
Fe(OH)3
 
Al(OH)3
 
Zn(OH)2
 
开始沉淀pH
 
2.3
 
4.0
 
5.6
 
完全沉淀pH
 
4.1
 
5.2
 
8.0
 
 
则III中调节溶液的pH至5.2~5.4,此时生成沉淀M的成分为          (写化学式),III中加入MnO2的作用是                                            
(3)Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线(g/100g水)如图,则IV中得到Na2SO4固体的操作是:将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶、           、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是                     

(4)V是用惰性电极电解制得Zn和MnO2,则阳极的电极反应式为                    
(5)绿色化学思想在本工艺中得到了充分体现,在本工艺流程中可循环使用的主要物质有:MnO2、ZnCO3、MnCO3             (写化学式)。

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