Question

7．已知冰銅的化學(xué)式為mCu₂S•nFeS，可由Cu₂S和FeS互相熔合而成，為工業(yè)上冶煉銅的中間產(chǎn)物，由冰銅繼續(xù)冶煉銅的流程可表示如圖1：

（1）石英砂的主要成分為SiO₂；熔渣的主要成分為FeSiO₃．
（2）焙燒過程所得氣體中含有大量污染性氣體，不能隨意排放，為了充分利用資源，可回收該污染性氣體生產(chǎn)硫酸．回收該氣體可選用下列試劑中的c（填字母序號）．
a．濃硫酸      b．濃硝酸      c．氨水
（3）焙燒過程冰銅中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，Cu₂O在與Cu₂S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂．
（4）粗銅（含F(xiàn)e、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉如圖2所示，A極應(yīng)為粗銅（填“粗銅”或“精銅”），電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；．
（5）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，其正極的電極反應(yīng)式為4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 石英砂主要成分為二氧化硅，加入冰銅（mCu₂S•nFeS）中焙燒，生成Cu₂O、Cu，生成氣體為二氧化硫，熔渣為FeSiO₃等，粗銅電解精煉可得到精銅．
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，二氧化硅和氧化亞鐵反應(yīng)生成硅酸亞鐵；
（2）由流程圖轉(zhuǎn)化可知，氣體中的大氣污染物主要是二氧化硫，二氧化硫是制取硫酸的原料氣，選擇試劑吸收二氧化硫，不能產(chǎn)生新的污染氣體，二氧化硫是酸性氧化物，結(jié)合選項中各物質(zhì)的性質(zhì)判斷；
（3）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫氣體，生成的Cu₂O與Cu₂S反應(yīng)生成銅和二氧化硫；
（4）依據(jù)粗銅精煉原理分析，粗銅做陽極，精銅做陰極，由A極為陽極，故鐵先放電，銅后放電，依據(jù)電極方程式的書寫規(guī)則寫出即可；
（5）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，酸性溶液中生成的氫氧根離子以水的形式存在．

解答 解：石英砂主要成分為二氧化硅，加入冰銅（mCu₂S•nFeS）中焙燒，生成Cu₂O、Cu，生成氣體為二氧化硫，熔渣為FeSiO₃等，粗銅電解精煉可得到精銅．
（1）石英砂的主要成分是二氧化硅（SiO₂），二氧化硅和氧化亞鐵反應(yīng)：SiO₂+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeSiO₃，所以熔渣的主要成分為硅酸亞鐵；
故答案為：SiO₂；FeSiO₃；
（2）由流程圖轉(zhuǎn)化可知，氣體中的大氣污染物主要是二氧化硫，二氧化硫是制取硫酸的原料氣，回收該氣體選擇試劑吸收二氧化硫，不能產(chǎn)生新的污染氣體，
a、濃H₂SO₄不能吸收二氧化硫，故a錯誤；
b、濃HNO₃可以吸收二氧化硫，但生成NO₂污染大氣，故b錯誤；
c、氨水與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨，故c正確；
故答案為：硫酸；c；
（3）Cu₂S被氧化成Cu₂O和二氧化硫氣體，反應(yīng)的方程式為2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂，生成的Cu₂O與Cu₂S反應(yīng)生成銅和二氧化硫，反應(yīng)的方程式為2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂，
故答案為：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂；2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂；
（4）粗銅中含有Fe、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)，電解一段時間后，其中的鐵失電子生成亞鐵離子，銅失電子生成銅離子，所以A極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；
故答案為：粗銅；Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu-2e^-=Cu²⁺；
（5）原電池正極發(fā)生的是化合價降低得電子的反應(yīng)，根據(jù)方程式可知是O₂得電子，另外，由于H₂SO₄存在，所以發(fā)生的O₂酸性條件下的電極反應(yīng)：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，
故答案為：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

點評 本題考查了由冰銅繼續(xù)冶煉銅的有關(guān)知識，側(cè)重考查銅及其化合物的性質(zhì)、電解原理的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．