用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成:
CuFeS2 + SiO2 + O2→ Cu + FeSiO3 + SO2
事实上冶炼反应是分步进行的。(1)黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁;(2)硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁,并与二氧化硅反应生成矿渣;(3)硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜;(4)硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。
1) 写出上述各个分步反应(1,2,3,4)的化学方程式。
2) 给出总反应方程式的系数。
3) 据最新报道, 有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。试写出配平的化学方程式。
4) 最近我国学者发现,以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中和O2 (空气)反应, 生成物冷却后经溶解、除铁、结晶,得到CuSO4·5H2O,成本降低了许多。实验结果如下:
沸腾炉温度/℃ |
560 |
580 |
600 |
620 |
640 |
660 |
|
生 成 物 |
水溶性Cu/% |
90.12 |
91.24 |
93.50 |
92.38 |
89.96 |
84.23 |
酸溶性Cu/% |
92.00 |
93.60 |
97.08 |
97.82 |
98.16 |
98.19 |
|
酸溶性Fe/% |
8.56 |
6.72 |
3.46 |
2.78 |
2.37 |
2.28 |
回答如下问题:
(1) CuFeS2和O2主要反应的方程式为:
(2) 实际生产过程的沸腾炉温度为 600~620℃。控制反应温度的方法是:
(3) 温度高于600~620℃生成物中水溶性Cu (%)下降的原因是: