Question

【題目】[化學—選修2：化學與技術]

工業煉銅的方法有由黃銅礦（主要成分是CuFeS2,雜質不含銅元素）煉制精銅的工藝流程示意圖如圖：

（1）．黃銅礦中銅的質量分數為0.4，生產1噸純銅理論上需要這種黃銅礦____________噸。

（2）．在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，_____________________。且部分Fe的硫化物轉變為Fe的低價氧化物。

（3）．從環保環境和充分利于原料角度看如何處理和利用產生的煙氣？___________。

（4）．在轉爐中，冰銅中的Cu2S先被氧化成Cu2O，,生成的Cu2O再與Cu2S反應，兩步反應的熱化學方程式為：①2Cu2S（s）+3O2（g）═2Cu2O（s））+2SO2（g）△H=-768.2kJ.mol-1

②2Cu2O（s）+Cu2S（s）═6Cu（s）+SO2（g）△H=+116.0kJ.mol-1

則反應Cu2S轉化為銅的熱化學方程式：_________________________。

將3molCu2S與一定量的空氣（氮氣、氧氣的體積比為4:1）在密閉容器中充分反應（假設各步反應都完全且Cu2S完全參與反應），得到單質銅3mol，所得氣體中SO2的體積分數為_____________。

（5）．電解精煉銅，電解質溶液為______________，電解一段時間后，電解質溶液的濃度_____________（填“減少”、“不變”、或“增大”）

（6）．利于反應Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為__________________。

Answer 1

【答案】（1）．2.5t（2分）

（2）．2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2（2分）

（3）．用氨水吸收煙氣中的SO2生成（NH4）2SO3或NH4HSO3，再讓生成的（NH4）2SO3或NH4HSO3與硫酸反應生成SO2，收集SO2用于生成H2SO4

（4）．Cu2S（s）+O2（g）=2Cu（s）+SO2（g）△H=-217.4kJ.mol-1（2分）16.7%（2分）

（5）．CuSO4Cu（NO3）2（1分）,減少（2分）（6）．H2O2+2H++2e-=2H2O（2分）

【解析】

試題分析：（1）黃銅礦中銅的質量分數為0.4，生產1噸純銅理論上需要這種黃銅礦的質量為。

（2）.在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，該硫化物是硫化亞銅、硫化亞鐵，且部分Fe的硫化物轉變為Fe的低價氧化物，即還有SO2生成，則反應的方程式為2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2；

（3）.煙氣的主要成分是二氧化硫，則從環保環境和充分利于原料角度看處理的方法是用氨水吸收煙氣中的SO2生成（NH4）2SO3或NH4HSO3，再讓生成的（NH4）2SO3或NH4HSO3。

（4）已知：①2Cu2S（s）+3O2（g）═2Cu2O（s））+2SO2（g）△H=-768.2kJ.mol-1

②2Cu2O（s）+Cu2S（s）═6Cu（s）+SO2（g）△H=+116.0kJ.mol-1

則根據蓋斯定律可知（①+②）÷3即得到反應Cu2S轉化為銅的熱化學方程式為Cu2S（s）+O2（g）＝2Cu（s）+SO2（g）△H=-217.4kJ.mol-1。

將3molCu2S與一定量的空氣（氮氣、氧氣的體積比為4:1）在密閉容器中充分反應（假設各步反應都完全且Cu2S完全參與反應），得到單質銅3mol，則

2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2

2.5mol 3.75mol 2.5mol 2.5mol

Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑

0.5mol 1mol 3mol 0.5mol

則反應消耗氧氣為3.75mol，氮氣的物質的量是氧氣的4倍，則氮氣的物質的量為15mol，生成的二氧化硫為3mol，則所得氣體中的二氧化硫的體積分數×100%=16.7%；

（5）電解精煉銅時電解質溶液為CuSO4，由于粗銅中含有雜質，雜質也失去電子，因此電解一段時間后，電解質溶液的濃度減少。

（6）利于反應Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O可以制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極是雙氧水得到電子，則正極電極反應式為H2O2+2H++2e-=2H2O。