Question

铜是一种重要的战略物资，以黄铜矿（主要成分是CuFeS₂）为主要原料生产铜、铁红、单质硫时，原料的综合利用率较高，其主要流程如图所示（己知Na[CuCl₂]的电离方程式为：Na[CuCl₂]=Na⁺+[CuCl₂]^-）:

（1）流程中粉碎的目的是_____________,操作①、②、③、④的目的相同,在实验中这种操作的名称是____________。

（2）铁红的重要用途：__________________，固体B中含有两种产物，一种是单质C、另一种是原子个数比为1：l 的一种金属的低价态盐，写出堆浸时反应的化学方程式：________。

（3）反应V的离子方程式：___________________。

（4）此方法中得到的铜纯度不能满足某些生产的需要，需要利用电解法进行提纯。若用如图所示的装置进行电解精炼，则乙中溶液的溶质是_________，e电极上的电极反应式为_____。

若当电路中有2mol电子通过时，乙中某个电极质量减轻了63.92g，则粗铜的纯度为（假设杂质只有铁且精炼时铜与铁的放电比例与混合物比例相同，计算时用％表示保留一位小数）____________（已知相对原子质量：Fe 56 Cu 64 ）。

Answer

增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分过滤红色油漆和涂料CuFeS2+3FeCl3=4FeCl2+CuCl↓+2S↓2[CuCl2]ˉ=Cu+Cu2++4ClˉCuSO4Cu2++2eˉ=Cu99.1%

【解析】氯化铁具有氧化性，能氧化黄铜矿，根据(2)中提示，固体B中含有两种产物，一种是单质C、另一种是原子个数比为1：l 的一种金属的低价态盐，可知反应①为CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl↓+2S↓，然后过滤得到固体CuCl和S和滤液，向滤液中加入碳酸钠发生反应Ⅱ，发生的离子反应方程式为Fe2++CO32-=FeCO3↓，过滤得到FeCO3，在空气中灼烧FeCO3得到氧化铁，反应Ⅲ为4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2；向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，发生反应Ⅳ为Cl-+CuCl=[CuCl2]-，过滤得到Na[CuCl2]，再加入水发生反应V生成Cu和溶液D，Cu+在反应V中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，则D为CuCl2、NaCl。

(1)将矿石粉碎，可以增大与氯化铁溶液的接触面积，从而加快反应速率；根据流程图，操作①、②、③、④都是过滤，故答案为：增大反应物间的接触面积，加快反应速率，使反应更充分；过滤；

(2)铁红常用作红色油漆和涂料；固体B中含有CuCl和S，堆浸时反应的化学方程式为CuFeS2+3FeCl3=4FeCl2+CuCl↓+2S↓，故答案为：CuFeS2+3FeCl3=4FeCl2+CuCl↓+2S↓；

(3)反应V的离子方程式为2[CuCl2]ˉ=Cu+Cu2++4Clˉ，故答案为：2[CuCl2]ˉ=Cu+Cu2++4Clˉ；

(4)电解精炼铜，用粗铜作阳极，精铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液；根据图示，通入氢气的为负极，则 e电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2eˉ=Cu；设粗铜中反应的铜的物质的量为x，铁为y，阳极反应为Cu-2eˉ=Cu2+、Fe-2eˉ= Fe 2+，则2x+2y=2mol，64x+56y=63.92g，解得x=0.99mol，y=0.01mol，粗铜的纯度为×100%=99.1%，故答案为：CuSO4 ；Cu2++2eˉ=Cu；99.1%。

点睛：本题以铜及其化合物为载体考查物质制备。侧重考查学生分析、判断、计算及阅读信息、获取并灵活运用信息能力。根据题意熟悉流程图是解题的关键。本题的难点是制备原理以及氧化还原反应方程式的书写。