Question

14．黃鐵礦（主要成分為FeS₂，含少量其他金屬硫化物）曾是我國(guó)一些硫酸廠制取硫酸的主要原料．
（1）工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的第一步是將黃鐵礦石粉碎后進(jìn)行高溫煅燒，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$   2Fe₂O₃+8SO₂
①工業(yè)上將礦石粉碎后再煅燒，其目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率．
②將生成的氣體通入溴水，溴水褪色，體現(xiàn)了SO₂的還原性（選填漂白性、氧化性或還原性）
③當(dāng)有1molFeS₂完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)11mol．
（2）某化學(xué)興趣小組稱取灼燒后殘余固體m克溶于足量稀硫酸，為防止在煅燒后殘留固體中仍含有Fe²⁺，同學(xué)們向溶解后溶液中滴入適量酸性高錳酸鉀溶液（已知在反應(yīng)中，MnO₄^-在酸性條件下可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，并被還原為Mn²⁺），然后用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值使Fe³⁺全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾、洗滌、灼燒，稱重得質(zhì)量為n克．回答下列問題：
①檢驗(yàn)溶解后的溶液中含有Fe³⁺的方法是取溶解后的溶液少許于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液呈紅色，則原溶液中含有Fe³⁺．
②寫出在酸性條件下，MnO₄^-與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
③灼燒后殘余固體中鐵元素的含量是$\frac{7n}{10m}$或$\frac{70n}{m}$%．
（3）在工業(yè)生產(chǎn)中，常用鋁制或鐵制容器貯存濃硫酸，是因?yàn)樵诔�溫下，鐵或鋁與濃硫酸發(fā)生了鈍化現(xiàn)象；硫酸工業(yè)生產(chǎn)中排放的尾氣中含有的SO₂氣體是造成硫酸型酸雨的污染物，酸雨是指PH值小于5.6的雨水，硫酸廠上常用氨水（或Na₂SO₃）來進(jìn)行尾氣處理．

Answer 1

分析 （1）①粉碎的礦石接觸面積增大，能增大反應(yīng)速率，提高反應(yīng)利用率；
②元素化合價(jià)升高的反應(yīng)物具有還原性，二氧化硫與溴水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，體現(xiàn)了SO₂的還原性；
③Fe元素化合價(jià)又+2→+3，化合價(jià)升高，S元素化合價(jià)由-1→+4，化合價(jià)升高，O元素化合價(jià)由0→-2，化合價(jià)降低，根據(jù)得失電子守恒分析；
（2）①鐵離子的檢驗(yàn)方法是：向溶液中加入KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，若沒有變成紅色，證明溶液中沒有鐵離子；
②Mn元素的化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，F(xiàn)e元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高為+3價(jià)，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒解答；
③n克為氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)鐵元素守恒計(jì)算；
（3）金屬被濃硫酸、濃硝酸氧化，表面生成一層致密的氧化膜，這種氧化膜不溶于濃硫酸、濃硝酸，為金屬的鈍化；正常的雨水中溶解了二氧化碳，二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸電離導(dǎo)致溶液中氫離子濃度大于氫氧根離子濃度而使溶液呈酸性，正常雨水的pH為5.6，如果雨水溶解了二氧化硫、氮氧化物，會(huì)使溶液的酸性更強(qiáng)，PH小于5.6；二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質(zhì)氨水來處理；二氧化硫與亞硫酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，加熱亞硫酸氫鈉分解得到亞硫酸鈉、二氧化硫氣體和水，硫酸廠上常用Na₂SO₃來進(jìn)行尾氣處理．

解答 解：（1）①煅燒時(shí)將礦石粉碎的目的是增大接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高原料利用率，
故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；
②二氧化硫與溴水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸和HBr，溶液中溴的顏色會(huì)褪去，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，溴元素從（0→-1）溴單質(zhì)具有氧化性，硫（+4→+6），化合價(jià)升高的反應(yīng)物具有還原性，二氧化硫具有還原性，
故答案為：還原性；
③FeS₂完中Fe元素化合價(jià)升高（+2→+3），S元素化合價(jià)由-1價(jià)升高為+4價(jià)，F(xiàn)eS₂是還原劑，當(dāng)有1mol FeS₂完全反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為（3-2）mol+1mol×2×[4-（-1）]=11mol，
故答案為：11mol；
（2）①檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe³⁺的方法為：取溶解后的溶液少許于試管中，向溶液中加入KSCN溶液，然后觀察現(xiàn)象，若溶液變紅色，說明溶液中存在Fe³⁺，否則沒有鐵離子，
故答案為：取溶解后的溶液少許于試管中，滴入KSCN溶液，若溶液呈紅色，則原溶液中含有Fe³⁺；
②反應(yīng)中鐵元素從+2價(jià)升高為+3價(jià)，高錳酸根離子中錳元素從+7價(jià)降為+2價(jià)，要使得失電子守恒，則二價(jià)鐵離子系數(shù)為5，高錳酸根離子系數(shù)為1，離子反應(yīng)為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒，氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量等于灼燒后殘余固體中鐵元素的質(zhì)量，所以灼燒后殘余固體中鐵元素的含量是$\frac{\frac{ng}{160g/mol}×2×56g/mol}{mg}$×100%=$\frac{7n}{10m}$=$\frac{70n}{m}$%，
故答案為：$\frac{7n}{10m}$或$\frac{70n}{m}$%；
（3）在常溫下，鐵或鋁與濃硫酸發(fā)生鈍化，表面生成一層致密的氧化膜，這種氧化膜不溶于濃硫酸，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，正常雨水因溶解了二氧化碳而使其pH為5.6，如果雨水中溶解了二氧化硫或氮氧化物，使雨水變成亞硫酸或硝酸溶液，亞硫酸不穩(wěn)定易被氧氣氧化生成硫酸，硫酸和硝酸都是強(qiáng)酸，導(dǎo)致雨水的pH減小，小于5.6，硫酸工業(yè)的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用堿性物質(zhì)氨水來處理，將SO₂用Na₂SO₃吸收，再加熱所得固體亞硫酸鈉、二氧化硫氣體和水，該法可循環(huán)使用Na₂SO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃、2NaHSO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₃+SO₂↑+H₂O，
故答案為：鈍化，5.6，氨水（或Na₂SO₃）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)、離子的檢驗(yàn)等知識(shí)，側(cè)重氧化還原反應(yīng)應(yīng)用、鐵、硫的化合物性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化及守恒法應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．