Question

11．黃銅礦的主要成分是CuFeS₂（硫元素-2價(jià)，鐵元素+2價(jià)）．實(shí)驗(yàn)室用黃銅礦為原料制取單質(zhì)銅和鐵紅（Fe₂O₃）的流程如圖：

已知：CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+FeS+SO₂    FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑
（1）實(shí)驗(yàn)室制氯氣的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）SO₂和H₂S有毒，會(huì)造成大氣污染．
①已知SO₂和H₂S混合可以得到單質(zhì)硫．為使SO₂和H₂S恰好完全轉(zhuǎn)化為硫，二者體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）比應(yīng)為1：2．
為檢驗(yàn)?zāi)澄矚庵惺欠窈�有SO₂、CO₂、CO三種氣體，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)用如下裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

選擇上述裝置（可以重復(fù)），按照氣流方向其連接順序?yàn)锳→B→C→D→E→C（填序號(hào)）．
（3）PbO₂具有強(qiáng)氧化性，可與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣．
①上述反應(yīng)化學(xué)方程式為PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)可制得PbO₂，反應(yīng)的離子方程式為PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-．
②Cl₂是紡織工業(yè)中常用的漂白劑，Na₂S₂O₃可作漂白布匹后的“脫氯劑”．Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成SO₄^2-，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄．
③本實(shí)驗(yàn)存在的一個(gè)缺陷是引起重金屬離子污染．
（4）按上述流程用150g黃銅礦粉末可制得48gFe₂O₃（鐵紅），則該黃銅礦中含CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是73.6%（假設(shè)各步反應(yīng)均完全進(jìn)行且過程中無額外物質(zhì)損耗）．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)室制氯氣用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（2）①根據(jù)SO₂和H₂S混合反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水判斷二者體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）比；為檢驗(yàn)?zāi)澄矚庵惺欠窈�有SO₂、CO₂、CO三種氣體，則按照先檢驗(yàn)SO₂，后除去SO₂，再檢驗(yàn)CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加熱條件下檢驗(yàn)CO；
（3）①由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應(yīng)生成PbCl₂、Cl₂與H₂O；PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)，PbO為還原劑生成PbO₂，次氯酸根為氧化劑生成氯離子，據(jù)此書寫離子方程式；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯氣被還原成氯化鈉，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
③鉛為重金屬元素，會(huì)引起重金屬污染；
（4）根據(jù)Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，以此計(jì)算該黃銅礦中含CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)制備氯氣，反應(yīng)的方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂和H₂S混合反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水，反應(yīng)方程式為：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，所以為使SO₂和H₂S恰好完全轉(zhuǎn)化為硫，二者體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）比應(yīng)為1：2；為檢驗(yàn)?zāi)澄矚庵惺欠窈�有SO₂、CO₂、CO三種氣體，則按照先檢驗(yàn)SO₂，后除去SO₂，再檢驗(yàn)CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加熱條件下檢驗(yàn)CO，又A中品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，B中酸性高錳酸鉀除去SO₂，C中澄清石灰水檢驗(yàn)CO₂，D中堿石灰除去CO₂，E中CO與CuO在加熱條件下生成銅和CO₂，最后再通入C中澄清石灰水檢驗(yàn)有CO₂生成，所以連接順序?yàn)锳→B→C→D→E→C；
故答案為：1：2；B→C→D→E→C；
（3）①由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應(yīng)生成PbCl₂、Cl₂與H₂O，反應(yīng)方程式為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)，PbO為還原劑生成PbO₂，次氯酸根為氧化劑生成氯離子，離子方程式為：PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-，故答案為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯氣被還原成氯化鈉，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；故答案為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；
③鉛為重金屬元素，會(huì)引起重金屬污染，所以PbO₂具有強(qiáng)氧化性，可與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，生成PbCl₂會(huì)引起重金屬離子污染，故答案為：引起重金屬離子污染；
（4）根據(jù)Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，所以該黃銅礦中含CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{48}{160}×2×184g}{150g}$×100%=73.6%，故答案為：73.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備過程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，化學(xué)方程式和離子方程式書寫方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．