Question

11．現(xiàn)有一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產(chǎn)物的新工藝，原料的綜合利用率較高．其主要流程如下：

注：反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl-=2[CuCl₂]^-+S
請回答下列問題：
（1）從黃銅礦冶煉粗銅的傳統(tǒng)工藝是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殂~．這種方法的缺點(diǎn)是SO₂會(huì)導(dǎo)致大氣污染、同時(shí)要消耗大量的熱能．
（2）反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物為（填化學(xué)式）FeS₂、CuS．
（3）反應(yīng)Ⅲ的離子方程式為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O．
（4）一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，其原因是該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅．
（5）黃銅礦中Fe的化合價(jià)為+2，對于反應(yīng)：8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是BCD（填字母）．
A．反應(yīng)中被還原的元素只有氧
B．反應(yīng)生成的SO₂直接排放會(huì)污染環(huán)境
C．SO₂既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物
D．當(dāng)有8mol銅生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為100N_A
（6）某硫酸廠為測定反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)，取280mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體樣品與足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
已知：Cr₂O7^2-+Fe²⁺+H⁺→Cr³⁺+Fe³⁺+H₂O（未配平）
①SO₂通入Fe₂（SO₄）₃溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
②反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為12.00%．

Answer 1

分析 黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，F(xiàn)eS₂通入空氣灼燒得到氧化鐵和二氧化硫，氧化鐵煉鋼，二氧化硫制備硫酸，
（1）富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殂~，反應(yīng)產(chǎn)物有污染性氣體二氧化硫生成；
（2）由流程可知，黃鐵礦分解生成的Fe、Cu均為+2價(jià)；
（3）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子；
（4）考慮產(chǎn)物的溶解度，溶解度小的先從溶液中析出；
（5）分析化合價(jià)變化，根據(jù)化合價(jià)的變化來判斷和計(jì)算；
（6）①發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
②利用14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，可知，3SO₂～Cr₂O₇^2-，以此計(jì)算．

解答 解：（1）富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，要消耗大量的熱能，生成SO₂會(huì)導(dǎo)致大氣污染，故答案為：SO₂會(huì)導(dǎo)致大氣污染，同時(shí)要消耗大量的熱能；
（2）由流程可知，黃鐵礦分解生成的Fe、Cu均為+2價(jià)，則反應(yīng)I的產(chǎn)物為FeS₂、CuS，故答案為：FeS₂、CuS；
（3）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子，則離子反應(yīng)為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，故答案為：4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（4）相同條件下硫酸銅的溶解度小，則該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅，所以向反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，
故答案為：該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅；
（5）A．反應(yīng)中被還原的除了O元素還有Cu元素，故A錯(cuò)誤；B．二氧化硫?yàn)榇髿馕廴疚铮�故B正確；C．從S元素化合價(jià)變化看，二氧化硫?yàn)檠趸�產(chǎn)物，從O元素化合價(jià)變化看，二氧化硫?yàn)檫�原產(chǎn)物，故C正確；D.8CuFeS₂反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為8×2+21×4=100，故D正確，故答案為：BCD；
（6）①發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵，離子反應(yīng)為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②利用14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
可知，3SO₂～Cr₂O₇^2-，
      3       1
      x       0.02mol/L×0.025L
解得x=0.0015mol，
 反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.0015mol}{\frac{0.28L}{22.4L/mol}}$×100%=12.00%，
故答案為：12.00%．

點(diǎn)評 本題以實(shí)際化工生產(chǎn)“黃銅礦的綜合利用”為背景，考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，題目涉及元素化合物知識，離子方程式和化學(xué)方程式的書寫及有關(guān)計(jì)算，題目更注重考查學(xué)生利用化學(xué)原理來解決實(shí)際問題的能力，利用關(guān)系式計(jì)算可簡化計(jì)算．