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(chǎn)銅、鐵紅（氧化鐵）顏料的工藝流程圖：

（1）CuFeS₂中，F(xiàn)e的化合價(jià)為+2．
（2）寫(xiě)出“反應(yīng)Ⅰ”的離子方程式CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，該反應(yīng)的氧化劑是CuFeS₂、FeCl₃．
（3）CuCl難溶于水，但可與過(guò)量的Cl^-反應(yīng)生成溶于水的[CuCl₂]^-．該反應(yīng)的離子方程式為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-．
（4）反應(yīng)Ⅰ～V五個(gè)反應(yīng)中屬于非氧化還原反應(yīng)的是反應(yīng)II、IV（選填“Ⅰ～V”）．
（5）已知Cu⁺在反應(yīng)V中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，歧化為C u²⁺和Cu，由此可推知“溶液A”中的溶質(zhì)為CuCl₂、NaCl（寫(xiě)出化學(xué)式）．
（6）在酸性、有氧條件下，一種叫Thibacillus ferroxidans的細(xì)菌能將黃銅礦轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，該過(guò)程反應(yīng)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(yīng)結(jié)束共收集到氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），經(jīng)檢測(cè)溶液中無(wú)Fe³⁺，則參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)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(chǎn)物知反應(yīng)I為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，然后過(guò)濾得到固體CuCl和S和濾液，向?yàn)V液中加入碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)II，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，過(guò)濾得到FeCO₃，在空氣中灼燒FeCO₃得到氧化鐵，反應(yīng)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(yīng)IV為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，過(guò)濾得到Na[CuCl₂]，再加入水發(fā)生反應(yīng)V生成Cu和溶液A，Cu⁺在反應(yīng)V中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，歧化為C u²⁺和Cu，則A為CuCl₂、NaCl，結(jié)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(chǎn)物知反應(yīng)I為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，然后過(guò)濾得到固體CuCl和S和濾液，向?yàn)V液中加入碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)II，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，過(guò)濾得到FeCO₃，在空氣中灼燒FeCO₃得到氧化鐵，反應(yīng)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(yīng)IV為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，過(guò)濾得到Na[CuCl₂]，再加入水發(fā)生反應(yīng)V生成Cu和溶液A，Cu⁺在反應(yīng)V中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，歧化為C u²⁺和Cu，則A為CuCl₂、NaCl，
（1）CuFeS₂中S為-2價(jià)、Cu為+2價(jià)，F(xiàn)e的化合價(jià)為+2價(jià)，故答案為：+2；
（2）反應(yīng)I的離子方程式為CuFeS₂+3Fe³⁺+Cl^-=4Fe²⁺+CuCl↓+2S↓，該反應(yīng)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(yīng)離子方程式為Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-，故答案為：Cl^-+CuCl=[CuCl₂]^-；
 （4）這些反應(yīng)中只有II和IV為非氧化還原反應(yīng)，故答案為：Ⅱ、Ⅳ；
（5）反應(yīng)Ⅴ為Na[CuCl₂]和H₂O的反應(yīng)，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(zhì)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(yīng)有硫酸參加反應(yīng)，且生成硫酸銅，硫酸鐵和水，反應(yīng)的方程式為4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，離子反應(yīng)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(zhì)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(zhì)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(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2g．

點(diǎn)評(píng) 本題以Fe及其化合物為載體考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，明確元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，涉及方程式的計(jì)算、離子方程式書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、判斷、計(jì)算及閱讀信息、獲取并靈活運(yùn)用信息能力，題目難度中等．