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/℃
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560
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580
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600
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620
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640
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660
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生 成 物
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水溶性Cu/%
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90.12
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91.24
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93.50
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92.38
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89.96
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84.23
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酸溶性Cu/%
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92.00
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93.60
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97.08
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97.82
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98.16
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98.19
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酸溶性Fe/%
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8.56
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6.72
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3.46
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2.78
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2.37
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2.28
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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: