Question

由黃銅礦(主要成分是CuFeS₂)煉制精銅的工藝流程示意圖如下：

（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，且部分Fe的硫化物轉化為低價氧化物。該過程中兩個主要反應的化學方程式是         、          ，反射爐內生成爐渣的主要成分是          ；
（2）冰銅(Cu₂S和FeS互相熔合而成)含Cu量為20%～50%。轉爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)在1200℃左右吹入空氣進行吹煉。冰銅中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O與Cu₂S反應，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過程發生反應的化學方程式是          、           ；
（3）粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板是圖中電極          (填圖中的字母)；在電極d上發生的電極反應式為          ；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為             。

Answer 1

(1) 2CuFeS₂ + O₂ Cu₂S + 2FeS + SO₂
2FeS + 3O₂ 2FeO + 2SO₂，  FeSiO₃；（該空1分，其余每空2分）
(2) 2Cu₂S + 3O₂ 2Cu₂O + 2SO₂、  Cu₂S + 2Cu₂O  6Cu + SO₂↑
(3) c；  Cu²⁺ + 2e^- = Cu；  Au、Ag以單質的形式沉積在c(陽極)下方，Fe以Fe²⁺的形式進入電解質溶液中。

試題分析：(1) Cu和Fe的低價硫化物為Cu₂S 和 2FeS，因此有： 2CuFeS₂ + O₂ Cu₂S + 2FeS + SO₂
2FeS + 3O₂ 2FeO + 2SO₂，反射爐內生成爐渣的主要成分是  FeSiO₃，因為是煉銅的一個反應，所以為應該含有銅的硅酸鹽。
(2) 依題中提供的信息有：2Cu₂S + 3O₂ 2Cu₂O + 2SO₂、  Cu₂S + 2Cu₂O  6Cu + SO₂↑
(3) 電解精煉銅時，陽極掛的是粗銅，陰極掛的是純銅，電解質溶液是含有銅的鹽，連接電池負極的是電解池的陰極，連接電池正極的是電解池的陽極。所以粗銅板是圖中電極c；在電極d上發生的電極反應式為Cu²⁺ + 2e^- = Cu；  Au、Ag以單質的形式沉積在c(陽極)下方，形成所謂的“陽極泥”，Fe以Fe²⁺的形式進入電解質溶液中。