《2025年资源库高中化学人教版》

例107 [北京2024·18节选]利用黄铜矿（主要成分为CuFeS₂，含有SiO₂等杂质）生产纯铜，流程示意图如图3-3-9。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________。
（2）(NH₄)₂SO₄的作用是利用其分解产生的SO₂使矿石中的铜元素转化为CuSO₄。(NH₄)₂SO₄发生热分解的化学方程式是________。
（3）矿石和过量(NH₄)₂SO₄按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：
ⅰ．“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；
ⅱ．400℃和500℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe₂O₃、CuSO₄、CuFeS₂
500 Fe₂(SO₄)₃、CuSO₄、CuO
①温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是________。
②温度高于425℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是________。
（4）用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的：________。

答案： （1）增大反应物接触面积，加快反应速率
（2）(NH₄)₂SO₄$\xlongequal{\triangle}$2NH₃↑+SO₂↑+H₂O↑
（3）①温度低于425℃时，随焙烧温度升高，氨吸收率增大，(NH₄)₂SO₄分解产生更多的SO₂和NH₃，CuSO₄含量增加，铜浸出率显著增大 ②温度高于425℃时，随焙烧温度升高，可能发生反应CuSO₄$\xlongequal{\triangle}$CuO+SO₃↑，Cu元素转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
（4）Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺
解析：（1）焙烧前粉碎矿石是为了增大反应物接触面积，加快反应速率。
（2）(NH₄)₂SO₄分解产生SO₂，化学方程式为(NH₄)₂SO₄$\xlongequal{\triangle}$2NH₃↑+SO₂↑+H₂O↑。
（3）①温度低于425℃，焙烧温度升高，氨吸收率增大，(NH₄)₂SO₄分解产生更多SO₂和NH₃，CuSO₄含量增加，铜浸出率显著增大。②温度高于425℃，可能发生CuSO₄分解生成难溶的CuO，使铜浸出率降低。
（4）置换过程加入Fe，发生反应Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，目的是置换出Cu。