Question

由黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_____________、____________________，反射炉内生成炉渣的主要成分是____________。

（2）冰铜(Cu₂S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu₂S被氧化为Cu₂O，生成的Cu₂O与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是__________________、____________________；

（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极______(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为________。

Answer

（1）2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2、2FeS+3O22FeO+2SO2；FeSiO3

（2）2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑；

（3）c； Cu2++2e－=Cu； Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2+的形式进入电解液中。

【解析】

试题分析：（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，Cu有+1、+2价；Fe有+2、+3价，且部分Fe的硫化物FeS转变为低价氧化物FeO。根据原子守恒及反应过程中电子转移数目相等，可知在该过程中两个主要反应的化学方程式分别是2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O22FeO+2SO2；石英砂主要成分是SiO2，该物质与FeO发生反应产生FeSiO3，因此反射炉内生成炉渣的主要成分是FeSiO3；（2）冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑；（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应该与电源的正极连接，作阳极，精铜与外接电源的负极连接，作阳极，所以粗铜板应该是图中电极c；在阴极电极d上，溶液中的Cu2+获得电子变为单质铜，发生的电极反应式为Cu2++2e－=Cu；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，在电解时，活动性比Cu强的金属Fe失去电子，被氧化变为Fe2+进入电解质溶液，而活动性比Cu弱的金属Au、Ag则以单质的形式沉积在阳极c的底部，俗称阳极泥。

【考点定位】考查金属冶炼过程的反应方程式的书写及电解精炼铜的有关知识。

【名师点睛】电解是在电流的作用下，将电能转化为化学能的装置。与电源正极连接的电极为阳极，与电源负极连接的电极为阴极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若电极材料是活性电极(除金、铂及石墨以外的电极)，则在阳极是电极失去电子，发生氧化反应，阴极是溶液中的阳离子获得电子，发生还原反应，离子放电顺序与金属活动性顺序表相反，而Fe3+放电能力比Cu2+强；若是惰性电极，则是溶液中的阴离子放电，放电顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。电解方法可以冶炼金属、金属的精炼、电镀等。在金属精炼时，不纯的金属为阳极，纯的金属为阴极，含该金属的盐溶液为电解质溶液，在不纯金属中，活动性比该金属强的金属氧化为金属离子进入电解质溶液，活动性比该金属弱的金属以单质的形式沉积在阳极底部，俗称阳极泥。在电镀时，以镀层金属为阳极，以镀件为阴极，含有镀层金属阳离子的溶液为电解质溶液。