Question

【題目】現有一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產物的新工藝，原料的綜合利用率較高．其主要流程如圖：

注：反應Ⅱ的離子方程式為Cu2++CuS+4Cl﹣=2[CuCl2]﹣+S↓
請回答下列問題：
（1）反應Ⅲ中的CuCl2﹣中銅元素的化合價為 ， 傳統工藝制銅是將銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使這種方
法的缺點是要消耗大量的熱能以及（完成合理的一種即可）．
（2）為使反應Ⅰ中充分進行，工業可采取的措施是 ， 反應Ⅰ生成12gFeS2轉移的電子數為 ．
（3）反應Ⅲ的離子方程式為 ， 一定溫度下，在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶
體，其可能的原因是 ．
（4）工業上煉鋼時，可將鐵紅投入熔融的生鐵中，煉鋼時為了降低含碳量，該過程中主要反應的化學方程
式是 ． 工業上可以用NaOH溶液或氨水吸收過量的SO2 ， 分別生成NaHSO3、NH4HSO3 ， 其水溶液均
呈酸性，相同條件下，同濃度的兩種水溶液中c（SO32﹣）較小的是 ．
（5）某硫酸廠為測定反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數，取280mL（已折算成標準狀況）氣體樣品與足量
Fe2（SO4）3溶液完全反應后，用濃度為0.02000molL﹣1的K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7溶液25.00mL，已知Cr2O72﹣+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O（未配平）反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數為 ．

Answer 1

【答案】
（1）0；SO2會導致大氣污染
（2）粉碎固體等；0.1NA
（3）4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O；該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅
（4）3C+Fe2O3 2Fe+3CO；NH4HSO3溶液
（5）12.00%
【解析】解：流程中反應Ⅰ的化學化方程為CuFeS2+S═FeS2+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉變為FeS2、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl2混合溶液 發生反應Cu2++CuS+4Cl﹣=2[CuCl2]﹣+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發生反應4CuCl2﹣+O2+4H+=4Cu2++8Cl﹣+2H2O，一定溫度下，在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，（1）反應Ⅲ中的CuCl2﹣中Cl是﹣1價，銅元素的化合價為0價，富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，要消耗大量的熱能，生成SO2會導致大氣污染，所以答案是：0；SO2會導致大氣污染；（2）粉碎固體可以增大接觸面積，加快反應速率，則為使反應Ⅰ充分進行，工業上可采取的措施是粉碎固體等，流程中反應Ⅰ的化學化方程為CuFeS2+S═FeS2+CuS，反應Ⅰ生成120gFeS2轉移的電子1mol，所以反應Ⅰ生成12gFeS2轉移的電子數為0.1NA ，
所以答案是：粉碎固體等；0.1NA；（3）反應Ⅲ中生成銅離子，則離子反應為4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O，相同條件下硫酸銅的溶解度小，則該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅，所以向反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，
所以答案是：4CuCl2﹣+O2+4H+═4Cu2++8Cl﹣+2H2O；該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅；（4）煉鋼時，可將鐵紅投入熔融的生鐵中，濾液碳和氧化鐵反應生成鐵和一氧化碳，反應的化學方程式為：3C+Fe2O3 2Fe+3CO↑，HSO3﹣H++SO32﹣ ， 而NH4+水解：NH4++H2ONH3 ． H2O+H+ ， 使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3﹣電離，故NH4HSO3溶液中SO32﹣濃度較小，
所以答案是：3C+Fe2O3 2Fe+3CO↑；NH4HSO3；（5）發生氧化還原反應生成硫酸亞鐵，離子反應為SO2+2Fe3++2H2O=SO42﹣+2Fe2++4H+ ， 利用14H++Cr2O72﹣+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O、SO2+2Fe3++2H2O=SO42﹣+2Fe2++4H+ ，
可知，3SO2～Cr2O72﹣ ，
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x 0.02mol/L×0.025L
解得x=0.0015mol，
反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數為： ×100%=12.00%，
所以答案是：12.00%．