Question

工业用黄铜矿（主要成分CuFeS₂，含少量锌、铅的硫化物）冶炼铜的一种方法如下：

（1）Ⅰ中发生下列反应。ⅰ.CuFeS₂ + 3Cu²⁺ + 4Cl^- = 4CuCl+ Fe²⁺ +2Sⅱ. CuCl + Cl^-CuCl₂^-，I中盐酸的作用是________。

（2）Ⅱ中通入空气，将Fe²⁺转化FeOOH沉淀。

①Fe²⁺转化为FeOOH的离子方程式是__________。

②溶液A中含金属元素的离子有：Zn²⁺、Pb²⁺和________。

（3）Ⅲ中需控制NaOH溶液的用量，其原因是________。

（4）Ⅳ中加入Na₂CO₃溶液的目的是________。

（5）V中反应的离子方程式是________。

（6）从物质循环利用的角度分析，如何处理NaCl溶液才能更好地服务于该冶炼铜的工艺，并说明理由：__。

Answer

补充Cl-，促进I中反应，提高铜元素浸出率 4Fe2+ + O2 + 6H2O = 4FeOOH↓+ 8H+ Cu2+、CuCl2- 防止Zn2+、Pb2+沉淀，同时避免CuCl2-变成Cu2O沉淀 除去Zn2+和Pb2+ 2CuCl2- + 2OH- = Cu2O↓+4Cl- +H2O 电解氯化钠溶液产生H2、Cl2和NaOH，NaOH可用于Ⅲ、Ⅴ中作沉淀剂，H2可用于Ⅵ作还原剂，Cl2可用于Ⅷ作氧化剂

【解析】

（1）观察I中的两个反应，其中ii是可逆反应，故使用稀盐酸可以促使平衡正向移动，增大铜元素的浸出率；

（2）①Fe2+被O2氧化FeOOH，则反应物中还含有H2O，依此写出方程式；

②根据I中的反应及Cu(OH)3Cl，可以推出溶液A中还含有Cu2+、CuCl2-；

（3）在流程中，从溶液A中得到的Cu(OH)3Cl要经过盐酸的处理得到CuCl2，因此要求Cu(OH)3Cl的纯度要高，所以III中控制NaOH的用量是为了防止Zn2+、Pb2+形成沉淀，同时也可避免CuCl2-变成Cu2O沉淀；

（4）通过V、VI可知，溶液C中没有杂质离子，故Ⅳ中加入Na2CO3溶液是为了除去Zn2+和Pb2+；

（5）溶液C中的主要离子为CuCl2-，根据图中可知，该离子和NaOH反应生成了Cu2O，据此写出离子方程式；

（6）观察流程图，可以发现电解饱和NaCl溶液所得的产物Cl2、H2、NaOH均有运用，故可以电解氯化钠溶液。

（1）使用稀盐酸，可以增加Cl-的浓度，使得反应ii的平衡正向移动，增大铜元素的浸出率；

（2）①Fe2+转化为FeOOH的离子方程式为4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH↓+8H+；

②黄铜矿和CuCl2、稀盐酸反应后，再向所得溶液通入O2得到溶液A，可以推出溶液中有CuCl2-，再根据溶液A中加入NaOH溶液得到Cu(OH)3Cl，可以推出溶液A中还含有Cu2+；

（3）III中控制NaOH的用量是为了防止Zn2+、Pb2+形成沉淀，同时也可避免CuCl2-变成Cu2O沉淀，以防止Cu(OH)3Cl中含有杂质；

（4）Ⅳ中加入Na2CO3溶液是为了除去Zn2+和Pb2+；

（5）溶液C中的主要离子为CuCl2-，根据图中可知，该离子和NaOH反应生成了Cu2O，则反应的离子方程式为：2CuCl2-+2OH-=Cu2O↓+4Cl- +H2O；

（6）如图所示，电解氯化钠溶液产生H2、Cl2和NaOH，NaOH可用于Ⅲ、Ⅴ中作沉淀剂，H2可用于Ⅵ作还原剂，Cl2可用于Ⅷ作氧化剂。