Question

由黄铜矿为原料（主要成分为CuFeS2）制备99.95%～99.98%精铜的流程如下：-→，O2 -→，SiO2 ，FeSiO3-→O

由黄铜矿为原料（主要成分为CuFeS2）制备99.95%～99.98%精铜的流程如下：-→，O2 -→，SiO2 ，FeSiO3-→O2 （1）高温焙烧第一反应为2CuFeS2+4O2═Cu2S+2FeO+3SO2，该反应中氧化剂为______．产物Cu2S在1 200℃高温下继续反应：2Cu2S+3O2═2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S═6Cu+SO2．6mol CuFeS2和14.25mol O2反应，理论上可得到Cu______mol（假定各步反应都完全）．（2）取三份质量均为16.9g的上述粗铜，成分为Cu、Fe、Zn．现在需要分析其中铜的含量，进行如下实验（所有气体体积均为标况下的数据）：①取一份粗铜放入足量稀硫酸中，共放出氢气1.568L．②另取一份粗铜放入稍过量的较浓硝酸中，加热使合金铜完全溶解，收集到了NO和NO2的混合气体8.736L，与3.304LO2混合后，得到的混合气体恰好被水完全吸收．③再取一份粗铜进行电解精炼，阳极完全溶解后阴极增加质量17.28g．求粗铜中Cu的质量分数（保留一位小数）．





Answer 1

（1）2CuFeS₂+4O₂═Cu₂S+2FeO+3SO₂，CuFeS₂中铜元素的化合价为+2价，铁元素的化合价为+2价，硫元素的化合价为-2价，O₂中氧元素的化合价为0价，Cu₂S中铜元素的化合价为+1价，氧化物中氧元素的化合价为-2价，SO₂中硫元素的化合价为+4价，化合价降低的元素有铜元素、氧元素，所以氧化剂为CuFeS₂、O₂；
2CuFeS₂+4O₂═Cu₂S+2FeO+3SO₂
2mol   4mol  1mol
6mol   12mol 3mol
则剩余氧气的物质的量=14.25mol-12mol=2.25mol；生成硫化亚铜的物质的量为3mol；
2Cu₂S+3O₂═2Cu₂O+2SO₂
2mol  3mol 2mol
1.5mol2.25mol1.5mol
所以还剩下硫化亚铜的物质的量=3mol-1.5mol=1.5mol；生成氧化亚铜的物质的量为1.5mol；
 2Cu₂O+Cu₂S═6Cu+SO₂
 2mol 1mol   6mol
1.5mol0.75mol4.5mol
所以生成铜的物质的量为4.5mol，
故答案为：CuFeS₂、O₂；4.5；
（2）粗铜中的铁和锌与稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设锌的物质的量为x，铁的物质的量为y．
Zn---------H₂；
1mol      1mol
x         x  
Fe-------H₂；
1mol    1mol
y        y
x+y=

1.568L

22.4L/mol

=0.07mol，
Zn---------Cu   质量减少
1mol                1g 
xmol                xg
Fe--------Cu   质量增加；
1mol             8g
ymol            8yg
所以由粗铜制得纯铜的质量增加为：8y-x=17.28g-16.9g=0.38g，

x+y＝0.07 8y?x＝0.38

解得

x＝0.02 y＝0.05

所以铜的质量分数为

16.9g?0.02mol×65g/mol?0.05mol×56g/mol

16.9g

×100%=75.7%，
答：粗铜中Cu的质量分数为75.7%．