Question

15．辉铜矿是重要的自然界中铜的主要矿物之一，其主要成分为Cu₂s，还含有Fe₃O₄、SiO₂及一些不溶性杂质．以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜及综合利用，工艺流程如下所示：

已知：①Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成【Cu（NH₃）₄]²⁺
②Cu（OH）₂温度超过80℃会分解成CuO和水
（1）实验室配置50OmL4.0mo1•L^-1盐酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还需要500ml容量瓶、胶头滴管．
（2）滤渣B可用于工业上制取粗硅，化学方程式为SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO．
（3）向溶液C中加入氨水必须过量，其目的是使Cu²⁺完全转化为[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而损失，滤渣D的成分为Fe（OH）₃．
 （4）蒸氨的过程发生的反应包括：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；
②Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；
③Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O．
（5）气体X可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G，溶液G中的阴离子除了OH^-外还有SO₃^2-，HSO₃^-．
（6）若辉铜矿为ag，以石墨作电极电解溶液F，阴极质量增加为mg，则辉铜矿中Cu₂S的质量百分数为$\frac{160m}{128a}$×100%．【M（Cu）=64  M（Cu₂S）=160】．

Answer 1

分析 辉铜矿通入氧气充分煅烧，生成B为二氧化硫气体，固体A主要为CuO、Fe₃O₄，加入盐酸得到含有Cu²⁺、Fe³⁺的溶液，加入过量氨水，可得到[Cu（NH₃）₄]²⁺和Fe（HO）₃，[Cu（NH₃）₄]²⁺经加热可得到CuO，加入酸酸化得到Cu²⁺，经浓缩后在溶液中加入碳酸钠可得到碱式碳酸铜，以此解答该题；
（1）配制500mL溶液，依据溶液配制过程和方法判断需要的仪器，需要500mL容量瓶，还需要胶头滴管定容；
（2）滤渣B为二氧化硅，可用于工业上制取粗硅，高温下二氧化硅和碳反应生成硅和一氧化碳；
（3）上述分析可知，溶液C中含有铁离子和铜离子，加入过量氨水，沉淀铁离子，Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺经加热可得到CuO，反应过程是：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；铜离子水解生成氢氧化铜，氢氧化铜分解生成氧化铜；
（5）气体X为二氧化硫气体，可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G为亚硫酸铵，亚硫酸根离子分步水解得到亚硫酸氢根和氢氧根离子，亚硫酸氢根离子水解生成亚硫酸和氢氧根离子；
（6）溶液F为CuSO₄溶液，以石墨作电极电解溶液，阴极析出铜mg，依据铜元素守恒计算辉铜矿中Cu₂S的质量百分数．

解答 解：（1）配制500mL溶液，依据溶液配制过程和方法判断需要的仪器，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外，还需要500mL容量瓶配制溶液，用胶头滴管定容；
故答案为：500mL容量瓶；胶头滴管；
（2）上述分析可知，滤渣B为二氧化硅，可用于工业上制取粗硅，高温下二氧化硅和碳反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO；
故答案为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO；
（3）溶液C中含有铁离子和铜离子，加入过量氨水，沉淀铁离子，Cu（OH）₂可以溶于NH₃•H₂O生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，所以向溶液C中加入氨水必须过量，其目的是使Cu²⁺完全转化为[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而损失，过滤得到滤渣D为Fe（OH）₃；
故答案为：使Cu²⁺完全转化为[Cu（NH₃）₄]²⁺，防止因生成Cu（OH）₂沉淀而损失；Fe（OH）₃；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺经加热可得到CuO，反应过程是：①[Cu（NH₃）₄]²⁺（aq）?Cu²⁺（aq）+4NH₃（aq）；②铜离子水解生成氢氧化铜，反应的离子方程式为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；③氢氧化铜分解生成氧化铜，反应的化学方程式为：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
故答案为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺；Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O；
（5）气体X为二氧化硫气体，可以用NH₃•H₂O吸收得到溶液G为亚硫酸铵，亚硫酸根离子分步水解得到亚硫酸氢根和氢氧根离子，亚硫酸氢根离子水解生成亚硫酸和氢氧根离子，所以溶液G中的阴离子除了OH^-外还有SO₃^2-，HSO₃^-；
故答案为：SO₃^2-，HSO₃^-；
（6）溶液F为CuSO₄溶液，以石墨作电极电解溶液，阴极析出铜mg，由铜元素守恒可知n（Cu₂S）=$\frac{1}{2}$n（Cu）=$\frac{1}{2}$×$\frac{mg}{64g/mol}$=$\frac{m}{128}$mol，则辉铜矿中Cu₂S的质量百分数=$\frac{\frac{m}{128}mol×160g/mol}{ag}$×100%=$\frac{160m}{128a}$×100%，故答案为：$\frac{160m}{128a}$×100%．

点评 本题考查了物质分离提纯的分析判断，物质性质的理解应用，离子方程式和化学方程式书写的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．