Question

【題目】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。其主要流程如下：

已知：“反應Ⅱ”的離子方程式為Cu2++CuS+4C1-==2[CuCl2]-+S

回答下列問題：

（1）鐵紅的化學式為__________________；

（2）“反應Ⅱ”的還原劑是_______________(填化學式)；

（3）“反應III”的離子方程式為____________________________________；

（4）輝銅礦的主要成分是Cu2S，可由黃銅礦(主要成分CuFeS2)通過電化學反應轉變而成，有關轉化如下如圖 所示。轉化時正極的電極反應式為___________________。

（5）從輝銅礦中浸取銅元素，可用FeCl3作浸取劑。

①反應Cu2S＋4FeCl32CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成1mol CuCl2，反應中轉移電子的數目為______；浸取時，在有氧環境下可維持Fe3+較高濃度。有關反應的離子方程式是__________。

②浸取過程中加入洗滌劑溶解硫時，銅元素的浸取率的變化如圖，其原因是_______________。

（6）CuCl懸濁液中加入Na2S，發生的反應為2CuCl(s)＋S2－(aq)Cu2S(s)＋2Cl－(aq)，該反應的平衡常數K ＝__________________[已知Ksp(CuCl)＝1.2×10－6， Ksp(Cu2S)＝2.5×10－43]。

Answer 1

【答案】 Fe2O3 CuS 4[CuCl2]-+O2+4H+=4Cu2++8Cl-+2H2O 2CuFeS2＋6H+＋2e— = Cu2S＋2Fe2+＋3H2S↑ 2mol或2NA 4Fe2+＋O2＋4H+ = 4Fe3+＋2H2O 生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取 5.76×1030

【解析】試題分析：(1) 鐵紅是氧化鐵；(2) 根據Cu2++CuS+4C1-==2[CuCl2]-+S，硫元素化合價升高；(3) 反應III [CuCl2]-被氧化為Cu2+；(4) 根據轉化關系圖，CuFeS2在正極得電子生成Cu2S、Fe2+、H2S。（5）①根據反應Cu2S＋4FeCl3 2CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成2mol CuCl2，轉移4mol電子；氧氣能把Fe2+氧化為Fe3+。

②Cu2S難溶，生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取；（6）CuCl懸濁液中加入Na2S，發生的反應為2CuCl(s)＋S2－(aq)Cu2S(s)＋2Cl－(aq)，該反應的平衡常數K ＝ ；
解析：(1) 鐵紅是氧化鐵，化學式Fe2O3；(2) 根據Cu2++CuS+4C1-==2[CuCl2]-+S，硫元素化合價升高，所以CuS是還原劑；(3) 反應III [CuCl2]-被氧氣氧化為Cu2+，離子方程式為4[CuCl2]-+O2+4H+=4Cu2++8Cl-+2H2O ；(4) 根據轉化關系圖，CuFeS2在正極得電子生成Cu2S、Fe2+、H2S，轉化時正極的電極反應式為2CuFeS2＋6H+＋2e— = Cu2S＋2Fe2+＋3H2S↑ 。（5）①根據反應Cu2S＋4FeCl3 2CuCl2＋4FeCl2＋S可知，每生成2mol CuCl2，轉移4mol電子，每生成1mol CuCl2，反應中轉移電子的數目為2NA；氧氣能把Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為4Fe2+＋O2＋4H+ = 4Fe3+＋2H2O。

②Cu2S難溶，生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取，所以洗滌時銅元素的浸取率的變化如圖；（6）2CuCl(s)＋S2－(aq)Cu2S(s)＋2Cl－(aq)的平衡常數K ＝ =5.76×1030；