Question

工业上以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料制备金属铜，有如下两种工艺．
I．火法熔炼工艺：将处理过的黄铜矿加人石英，再通人空气进行焙烧，即可制得粗铜．
（1）焙烧的总反应式可表示为2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂═2Cu+2FeSi0₃+4SO₂该反应的氧化剂是

 

．
（2）下列处理SO₂的方法，不合理的是

 

．
A．高空排放        B．用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠
C．用氨水吸收后，再经氧化制备硫酸铵     D．用BaCl₂溶液吸收制备BaSO₃
（3）炉渣主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等，为得到Fe₂O₃加盐酸溶解后，后续处理过程中，未涉及到的操作有

 

．
A．过滤   B．加过量NaOH溶液    C．蒸发结晶    D．灼烧    E．加氧化剂
Ⅱ．FeCl₃溶液浸取工艺：其生产流程如图所示．
（4）浸出过程中，CuFeS₂与FeCl₃溶液反应的离子方程式为

 

．
（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质是

 

（填化学式）．
（6）若用石墨电极电解滤液，写出阳极的电极反式

 

．
（7）黄铜矿中含少量Pb，调节Cl^-浓度可控制滤液中Pb²⁺的浓度，当c（Cl^-）=2mol?L^-1，时溶液中Pb²⁺物质的量浓度为

 

mol?L^-1．[已知K_SP（PbCl₂）=1×10^-5]．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）根据反应中元素化合价降低的为氧化剂判断；
（2）SO₂属于有毒气体，与BaCl₂溶液不反应；
（3）炉渣主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等加过量HCl溶液溶解，过滤得到滤液为Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加氢氧化钠，过滤，把滤渣灼烧得Fe₂O₃；
（4）CuFeS₂与FeCl₃溶液反应，-2价的S元素被三价铁离子氧化为S；
（5）CuFeS₂与FeCl₃溶液反应生成FeCl₂、CuCl₂溶液，电解该溶液得到Cu和Fe³⁺；
（6）石墨电极电解滤液，阳极上失电子发生氧化反应；
（7）已知氯离子的浓度，结合Ksp计算Pb²⁺物质的量浓度．

解答： 解：（1）焙烧的总反应式可表示为2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂═2Cu+2FeSi0₃+4SO₂该反应中化合价发生降低有CuFeS₂中的Cu元素、O₂中的O元素，所以氧化剂为CuFeS₂、O₂，故答案为：CuFeS₂、O₂；
（2）A．SO₂属于有毒气体，高空排放会污染大气，故A错误；
B．SO₂与碳酸钠溶液反应生成亚硫酸钠，则可以用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠，故B正确；
C．用氨水吸收后二氧化硫得到亚硫酸铵，再经氧化制备硫酸铵，故C正确；
D．二氧化硫与BaCl₂溶液不反应，所以不能用BaCl₂溶液吸收二氧化硫，也得不到BaSO₃，故D正确；
故答案为：A、D；
（3）炉渣主要成分有FeO、Fe₂O₃、SiO₂，Al₂O₃等加过量HCl溶液溶解，过滤得到滤液为Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加过量氢氧化钠，过滤得到的滤渣为氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀，把滤渣灼烧得Fe₂O₃；则过程中涉及的操作为ABD、未涉及的操作为CE；
故答案为：C、E；
（4）CuFeS₂与FeCl₃溶液反应，-2价的S元素被三价铁离子氧化为S，同时生成生成FeCl₂、CuCl₂，则反应的离子方程式为：CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+S；
故答案为：CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+S；
（5）CuFeS₂与FeCl₃溶液反应生成FeCl₂、CuCl₂溶液，电解该溶液得到Cu和Fe³⁺，则电解时反应生成FeCl₃，所以可以循环利用的物质是FeCl₃；
故答案为：FeCl₃；
（6）石墨电极电解滤液，阳极上失电子发生氧化反应，由于失电子能力亚铁离子大于氯离子，所以在阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，则电极反应式为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，故答案为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（7）已知氯离子的浓度c（Cl^-）=2mol?L^-1，K_SP（PbCl₂）=1×10^-5=c（Pb²⁺）×c²（Cl^-），则Pb²⁺物质的量浓度c（Pb²⁺）=

1×10-5

(2)2

=2.5×10^-6mol?L^-1；
故答案为：2.5×10^-6．

点评：本题考查了物质的制备方案设计，题目涉及氧化还原反应、元素化合物性质、实验方案设计、电解原理的应用、溶度积的有关计算等，侧重对化学基本操作与技能的考查，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．