Question

铜在自然界存在的矿物很多，人类最早利用的合金就是铜合金
（1）火法炼铜的主要反应：
①2CuFeS₂+4O₂

高温  .

Cu₂S+3SO₂+2FeO（炉渣）
②2Cu₂S+3O₂

高温  .

2Cu₂O+3SO₂
③2Cu₂O+Cu₂S

高温  .

6Cu+SO₂↑
（2）选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO（同时可能含有Fe₂O₃），提供的试剂：稀盐酸，稀硫酸，KSCN溶液，KMnO₄溶液．NaOH溶液，K₂[Fe（CN）₄]，碘水，证明炉渣中含有FeO的实验操作及现象为

 

．
（3）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：

则反应Ⅰ的化学方程式为

 

，与火法炼铜相比，该法的优点有

 

、

 

（回答两点即可
（4）在以上方法当中，某些因素都对通的浸出率有较大影响，下面是实验得出的几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图．

选项	反应温度/℃	固液比	c（Cl-）/mol?L-1	反应时间/h
a	100	1：5.5	0.7	7
b	95	1：5	0.8	6
c	110	1：6	0.9	8

请分析上表，得出最佳工艺条件为

 

（填序号）
（5）在得到的硫酸铜溶液获得CuSO₄?5H₂O，需要经过加热蒸发，

 

，过滤等操作，除烧杯，漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是

 

．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：实验设计题,几种重要的金属及其化合物

分析：（2）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色来证明；
（3）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，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；
（4）依据图象分析曲线变化特征和变化过程，图标数据分析判断反应所需的条件；
（5）CuSO₄?5H₂O受热易失水，故从溶液中得到晶体的操作应是蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤，又因为该晶体乙溶于水故不能用水洗涤，需要用乙醇洗涤，不仅洗涤晶体表面的水和杂质，还可以减少晶体损失．

解答： 解：（2）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，
则选择试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液，操作为取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，观察到溶液使KMnO₄溶液褪色，则证明含有FeO，
故答案为：取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，观察到溶液使KMnO₄溶液褪色，则证明含有FeO；
（3）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+H₂SO₄=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；
故答案为：2CuS+O₂+H₂SO₄=2CuSO₄+2S+2H₂O，原料利用率高，不产生二氧化硫等污染气体、能耗低；
（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6h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6h；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：b；
（4）CuSO₄?5H₂O受热易失水，故从溶液中得到晶体的操作应是蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤，又因为该晶体乙溶于水故不能用水洗涤，需要用乙醇洗涤，不仅洗涤晶体表面的水和杂质，还可以减少晶体损失，过滤等操作，除烧杯，漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器为玻璃棒，该仪器在此操作中的主要作用是引流；
故答案为：冷却结晶，引流．

点评：本题考查了流程分析判断铜及其化合物性质的分析判断，图象分析应用，掌握基础是关键，题目难度较大．