Question

 黃鐵礦(主要成分FeS₂)、黃銅礦(主要成分CuFeS₂)均是自然界中的常見(jiàn)礦物資源。

(1)Stumm和Morgan提出黃鐵礦在空氣中氧化的四步反應(yīng)如圖-1所示：

①a反應(yīng)中每生成1molFeSO₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為          mol。

②d反應(yīng)的離子方程式為                      。

(2)用細(xì)菌冶銅時(shí)，當(dāng)黃銅礦中伴有黃鐵礦可明顯提高浸取速率，其原理如圖-2。

①冶煉過(guò)程中，正極周?chē)�溶液的pH       (填“增大”、“減小”或“不變”)。

②負(fù)極產(chǎn)生單質(zhì)硫的電極反應(yīng)式為                           。

(3)煤炭中的硫主要以黃鐵礦形式存在，用氫氣脫除黃鐵礦中硫的相關(guān)反應(yīng)(見(jiàn)表)，其相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值與溫度的關(guān)系如圖-3。

相關(guān)反應(yīng)	反應(yīng)熱	平衡常數(shù)K
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g)	ΔH1	K1
1/2 FeS2(s) + H2(g)1/2Fe(s)+H2S(g)	ΔH2	K2
FeS(s) + H2(g)Fe(s)+H2S(g)	ΔH3	K3

①上述反應(yīng)中，ΔH₁       0(填“＞”或“＜”)。

②提高硫的脫除率可采取的措施有       (舉1例)。

③1000K時(shí)，平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK₁、lgK₂和lgK₃之間的關(guān)系為             。

Answer 1

【答案】(1)①14；②FeS₂ +14Fe³⁺+8H₂O15Fe²⁺+2+16H⁺

(2)①增大；②CuFeS₂－4e^－Cu²⁺+Fe²⁺+2S

(3)①＞；②升高溫度(或提高氫氣的濃度或及時(shí)除去生成的H₂S)；③2lgK₂＝lgK₁+lgK₃

【解析】本題考查了氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)和化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)。(1)①a反應(yīng)中鐵化合價(jià)沒(méi)有變化，S元素從-1價(jià)升高到+6價(jià)，1mol FeS₂生成1molFeSO₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2×7=14；②Fe³⁺與發(fā)生氧化還原反應(yīng)，方程式：FeS₂ +14Fe³⁺+8H₂O15Fe²⁺+2+16H⁺；(2)①根據(jù)電子移動(dòng)方向可知，CuFeS₂是負(fù)極，F(xiàn)eS₂是正極，冶煉過(guò)程中，H⁺在正極跟O₂反應(yīng)生成了水，使得H⁺降低，導(dǎo)致正極周?chē)�溶液的pH增大；②負(fù)極CuFeS₂發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu²⁺、Fe²⁺和S；(3)①根據(jù)圖象，隨著溫度升高，lgK₁逐漸增大，即K₁逐漸增大，平衡向右移動(dòng)，因此正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；②反應(yīng)1與反應(yīng)3相加得到反應(yīng)2×2，即FeS₂(s) + 2H₂(g)Fe(s)+2H₂S(g)，提高H₂的濃度，可以提高硫的脫除率，根據(jù)①的方向可知，升高溫度可以提高硫的脫除率；根據(jù)平衡移動(dòng)的因素，及時(shí)除去H₂S，也可以提高硫的脫除率；③根據(jù)②的分析，K₂²= K₁×K₃，因此2lgK₂=lgK₁+lgK₃。