Question

20．工業(yè)上可用黃銅礦（CuFeS₂）冶煉銅，同時(shí)還可得到多種物質(zhì)．工業(yè)冶煉銅的化學(xué)方程式是：8CuFeS₂+2lO₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂
（1）CuFeS₂中Fe的化合價(jià)為+2，反應(yīng)中被還原的元素是氧元素和銅元素．
（2）用少量黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）模擬制鐵紅（Fe₂O₃），進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

①濾液中的陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺．
②為確認(rèn)濾液中含F(xiàn)e²⁺，下列實(shí)驗(yàn)方案和預(yù)期現(xiàn)象正確的是c（填序號(hào)）．

	實(shí)驗(yàn)方案	預(yù)期現(xiàn)象
a	加NaOH溶液	產(chǎn)生白色沉淀，變灰綠再變紅褐
b	先加KSCN溶液，再加氯水	先無(wú)明顯現(xiàn)象，后變紅
C	加酸性KMnO4溶液	紫色褪去
d	先加氯水，再加KSCN溶液	溶液先變黃，再變紅

③濾液在酸性條件下，與H₂O₂反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）冶煉銅過(guò)程中產(chǎn)生大量的SO₂可用于制硫酸，尾氣可用純堿溶液吸收．已知用1L1mol/L的純堿溶液吸收SO₂，生成n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2，則吸收的SO₂物質(zhì)的量是1.5mol．

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中Fe的化合價(jià)為+2，根據(jù)反應(yīng)8CuFeS₂+2lO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中元素化合價(jià)變化判斷反應(yīng)中被還原的元素；
（2）①爐渣主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，然后根據(jù)與過(guò)量稀硫酸的反應(yīng)判斷濾液中的陽(yáng)離子；
②根據(jù)亞鐵離子檢驗(yàn)還原性判斷，注意濾液中含有鐵離子，需要排除鐵離子的干擾；
③亞鐵離子能夠與雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、水，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（3）碳酸鈉與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉，根據(jù)鈉原子守恒及n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2列式計(jì)算出二氧化碳的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）黃銅礦冶煉得到粗銅的一步反應(yīng)為：8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，若CuFeS₂中的Fe的化合價(jià)為+2價(jià)，則銅的化合價(jià)為+2價(jià)，硫的化合價(jià)為-1價(jià)，氧氣中氧元素的化合價(jià)為0價(jià)，產(chǎn)物中銅的化合價(jià)為0價(jià)，氧化亞鐵中鐵的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，三氧化二鐵中鐵的元素化合價(jià)為+3價(jià)，氧元素為-2價(jià)，二氧化硫中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)，氧元素為-2價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，化合價(jià)降低的發(fā)生還原反應(yīng)，所以反應(yīng)中被還原的元素是：Cu、O，
故答案為：銅元素；
（2）①爐渣中要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁，所以濾液中含有的陽(yáng)離子有：Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺，
故答案為：Al³⁺；
②a．由于溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺，所以a中加入氫氧化鈉溶液后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀會(huì)掩蓋氫氧化亞鐵沉淀，故a產(chǎn)物；
b．溶液中含有鐵離子，因此加KSCN溶液顯紅色，無(wú)法據(jù)此檢驗(yàn)鐵離子，故b產(chǎn)物；
C．亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故C正確；
d．溶液中含有鐵離子，原溶液顯黃色，無(wú)法據(jù)此檢驗(yàn)亞鐵離子，故d產(chǎn)物，
故答案為：c；
③雙氧水具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）設(shè)SO₂的物質(zhì)的量是x，n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2，根據(jù)S原子守恒可知：亞硫酸鈉為$\frac{x}{3}$mol，亞硫酸氫鈉為$\frac{2x}{3}$mol，
碳酸鈉的物質(zhì)的量為：1L×1mol/L=1mol，
根據(jù)鈉原子守恒可知：$\frac{x}{3}$mol×2+$\frac{2x}{3}$mol=2mol，
解得：x=1.5mol，
故答案為：1.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離提純方法及基本操作方法的綜合應(yīng)用，為中等難度的試題，試題貼近高考，綜合性強(qiáng)，在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生答題能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，意在培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、總結(jié)問(wèn)題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和抽象思維能力，題目難度較大．