Question

15．黃銅礦（CuFeS₂）是冶煉銅及制備鐵氧化物的重要礦藏，常含微量的金、銀等．右圖是以黃銅礦為主要原料生產銅、鐵紅（氧化鐵）顏料的工藝流程圖：

（1）CuFeS₂中，F(xiàn)e的化合價為+2．
（2）寫出“反應Ⅰ”的離子方程式CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，該反應的氧化劑是CuFeS₂、FeCl₃．
（3）CuCl難溶于水，但可與過量的Cl^-反應生成溶于水的[CuCl₂]^-．該反應的離子方程式為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-．
（4）反應Ⅰ～V五個反應中屬于非氧化還原反應的是反應II、IV（選填“Ⅰ～V”）．
（5）已知Cu⁺在反應V中發(fā)生自身氧化還原反應，歧化為C u²⁺和Cu，由此可推知“溶液A”中的溶質為CuCl₂、NaCl（寫出化學式）．
（6）在酸性、有氧條件下，一種叫Thibacillus ferroxidans的細菌能將黃銅礦轉化成硫酸鹽，該過程反應的離子方程式為4CuFeS₂+4H⁺+17O₂=4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O
（7）將一定量的鐵紅溶于160mL 5mol•L^-1鹽酸中，再加入足量鐵粉，待反應結束共收集到氣體2.24L（標準狀況），經檢測溶液中無Fe³⁺，則參加反應的鐵粉的質量為11.2g．

Answer 1

分析 氯化鐵具有氧化性，能氧化黃銅礦，根據(jù)產物知反應I為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，然后過濾得到固體CuCl和S和濾液，向濾液中加入碳酸鈉發(fā)生反應II，發(fā)生的離子反應方程式為Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，過濾得到FeCO₃，在空氣中灼燒FeCO₃得到氧化鐵，反應III為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，發(fā)生反應IV為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，過濾得到Na[CuCl₂]，再加入水發(fā)生反應V生成Cu和溶液A，Cu⁺在反應V中發(fā)生自身氧化還原反應，歧化為C u²⁺和Cu，則A為CuCl₂、NaCl，結合題目分析解答．

解答 解：氯化鐵具有氧化性，能氧化黃銅礦，根據(jù)產物知反應I為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，然后過濾得到固體CuCl和S和濾液，向濾液中加入碳酸鈉發(fā)生反應II，發(fā)生的離子反應方程式為Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，過濾得到FeCO₃，在空氣中灼燒FeCO₃得到氧化鐵，反應III為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，發(fā)生反應IV為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，過濾得到Na[CuCl₂]，再加入水發(fā)生反應V生成Cu和溶液A，Cu⁺在反應V中發(fā)生自身氧化還原反應，歧化為C u²⁺和Cu，則A為CuCl₂、NaCl，
（1）CuFeS₂中S為-2價、Cu為+2價，F(xiàn)e的化合價為+2價，故答案為：+2；
（2）反應I的離子方程式為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，該反應中FeCl₃、CuFeS₂都得電子，所以CuFeS₂、FeCl₃都作氧化劑，
故答案為：CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓；CuFeS₂、FeCl₃；
（3）該反應離子方程式為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，故答案為：Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-；
 （4）這些反應中只有II和IV為非氧化還原反應，故答案為：Ⅱ、Ⅳ；
（5）反應Ⅴ為Na[CuCl₂]和H₂O的反應，根據(jù)題給信息知生成物是Cu、NaCl和CuCl₂，所得的溶液中的溶質是CuCl₂、NaCl，故答案為：CuCl₂、NaCl；
 （6）在酸性溶液中利用氧氣可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，則應有硫酸參加反應，且生成硫酸銅，硫酸鐵和水，反應的方程式為4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，離子反應方程式為：4CuFeS₂+4H⁺+17O₂=4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：4CuFeS₂+4H⁺+17O₂=4Cu²⁺+4Fe³⁺+8SO₄^2-+2H₂O；
（7）氫氣的物質的量為 $\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
Fe～～～～2HCl～～～H₂，
0.1mol 0.2mol 0.1mol
根據(jù)氯原子守恒，所以氯化鐵的物質的量為$\frac{1}{2}$×（0.16L×5mol/L-0.2mol）=0.2mol，
Fe～～～2FeCl₃
0.1mol 0.2mol
所以參加反應的鐵粉的質量為（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2g．

點評 本題以Fe及其化合物為載體考查物質制備，為高頻考點，明確元素化合物性質、氧化還原反應原理是解本題關鍵，涉及方程式的計算、離子方程式書寫等知識點，側重考查學生分析、判斷、計算及閱讀信息、獲取并靈活運用信息能力，題目難度中等．