Question

【題目】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，Fe的化合價(jià)為____________．

(2)寫出“反應(yīng)Ⅰ”的離子方程式___________，該反應(yīng)的氧化劑是__________．

(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___．

(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)_______(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Cu2+和Cu，由此可推知“溶液A”中的溶質(zhì)為____________(寫出化學(xué)式)．

(6)在酸性、有氧條件下，一種叫Thibacillusferroxidans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______________

Answer 1

【答案】+2 CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl↓+2S↓ CuFeS2、FeCl3 Cl-+CuCl=[CuCl2]- Ⅱ、Ⅳ CuCl2、NaCl 4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O

【解析】

根據(jù)產(chǎn)物中有CuCl和S，知反應(yīng)I發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。氯化鐵具有氧化性，能氧化黃銅礦，過(guò)濾得到固體CuCl和S，鐵的化合價(jià)降低得到FeCl2溶液。向FeCl2溶液中加入碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)II，得到FeCO3，過(guò)濾得到FeCO3，在空氣中灼燒FeCO3得到氧化鐵。向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，得到Na[CuCl2]配合物的溶液和S單質(zhì)。Na[CuCl2]溶液再加入水發(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Cu2＋和Cu，則A為CuCl2、NaCl。

(1)CuFeS2中S為-2價(jià)、Cu為+2價(jià)，Fe的化合價(jià)為+2價(jià)；

(2) 根據(jù)產(chǎn)物中有CuCl和S，可知反應(yīng)I發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。氯化鐵具有氧化性，能氧化黃銅礦。在1molCuFeS2中，Cu的化合價(jià)從＋2降低到＋1， S的化合價(jià)從－2升高到0，則1molCuFeS2在反應(yīng)中升高化合價(jià)一共為3價(jià)。Fe3＋的化合價(jià)從＋3降低到＋2，化合價(jià)降低1價(jià)，化合價(jià)升降守恒，CuFeS2和Fe3+的比例為1:3，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平，有反應(yīng)I的離子方程式為CuFeS2+3Fe3＋+Cl－=4Fe2＋+CuCl↓+2S↓，該反應(yīng)中FeCl3中的Fe化合價(jià)降低、CuFeS2中的Cu化合價(jià)降低，所以CuFeS2、FeCl3都作氧化劑；

(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的化合價(jià)不變，利用電荷守恒和原子守恒可以配平該粒子方程式，有離子方程式為Cl－+CuCl=[CuCl2]－；

(4)反應(yīng)Ⅰ中，CuFeS2中的S化合價(jià)從－2升高到0，反應(yīng)Ⅰ是氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)Ⅲ中，FeCO3中的Fe的化合價(jià)為＋2，鐵紅Fe2O3中的鐵為＋3，化合價(jià)發(fā)生改變，為氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)Ⅴ中，[CuCl2]－中Cu的化合價(jià)從＋1，變成了＋2和0，化合價(jià)發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)。只有反應(yīng)II和IV中各元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，為非氧化還原反應(yīng)，故答案為：Ⅱ、Ⅳ；

(5)反應(yīng)Ⅴ為Na[CuCl2]在水存在條件下發(fā)生的歧化反應(yīng)，根據(jù)題給信息知生成物有Cu，根據(jù)原子守恒，則生成還有NaCl和CuCl2，均溶于水，則所得的溶液A中的溶質(zhì)是CuCl2、NaCl，故答案為：CuCl2、NaCl；

(6)在酸性溶液中，細(xì)菌利用氧氣可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，則硫酸鹽為硫酸銅，硫酸鐵。在1molCuFeS2中，S的化合價(jià)從－2升高到+6，Fe的化合價(jià)從＋2升高到＋3，則1molCuFeS2在反應(yīng)中升高化合價(jià)一共為17價(jià)。O2的化合價(jià)從0降低到-2，化合價(jià)一共降低4價(jià)，化合價(jià)升降守恒，CuFeS2和O2的比例為4:17，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平反應(yīng)的方程式，有離子反應(yīng)方程式為：4CuFeS2+4H＋+17O2=4Cu2＋+4Fe3＋+8SO42－+2H2O。