Question

4．工業(yè)上接觸法制硫酸過程中，在沸騰爐中煅燒硫鐵礦（主要成分為FeS₂）的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
請回答下列問題：
（1）已知S為-1價，則被氧化的元素是硫和鐵．
（2）若煅燒1.0t的硫鐵礦（雜質(zhì)含量為30%，雜質(zhì)中不含硫元素），且FeS₂的轉(zhuǎn)化率為90%，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成的SO₂體積為235.2m³．
（3）若硫鐵礦煅燒不充分，則爐渣中混有+2價的鐵元素，試設(shè)計一個簡單的實驗證明之．簡述實驗操作和有關(guān)的實驗現(xiàn)象取少量爐渣，用稀硫酸溶解并過濾，在濾液中滴加幾滴KMnO₄溶液，溶液褪色可證明爐渣中含有+2價的鐵元素
供選擇的試劑：CuSO₄溶液、稀硫酸、KMnO₄溶液、品紅溶液、NaOH溶液等
（4）爐渣經(jīng)提純可制得FeCl₃，電子工業(yè)需要用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路版．請寫出FeCl₃溶液與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式2FeCl₃ +Cu=2FeCl₂ +CuCl₂．檢驗反應(yīng)后的溶液中存在Fe³⁺的試劑可用KSCN溶液欲從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl₃溶液，下列試劑中，需要用到的一組是（填字母）A．
①蒸餾水 ②鐵粉 ③濃硝酸 ④稀鹽酸 ⑤濃氨水 ⑥氯水
A．①②④⑥B．①③④⑥C．②④⑤D．①④⑥

Answer 1

分析 （1）S為-1價，則鐵為+2價，該反應(yīng)中硫元素和鐵元素的化合價都升高，在反應(yīng)中被氧化；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式結(jié)合題中數(shù)據(jù)計算出生成的二氧化硫的體積；
（3）檢驗亞鐵離子，通常使用酸性高錳酸鉀溶液，需要用稀硫酸溶解樣品，據(jù)此設(shè)計實驗方案；
（4）銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵；
檢驗溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液變紅說明Fe³⁺存在；
根據(jù)先用過量鐵粉將銅離子轉(zhuǎn)化成銅單質(zhì)，然后加入鹽酸消耗掉過量的鐵粉，再加入氯水將亞鐵離子還原成鐵離子，據(jù)此選擇使用的試劑．

解答 解：（1）反應(yīng)4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃ +8SO₂中，F(xiàn)eS₂的S元素為-1價，則鐵元素為+2價，反應(yīng)后生成+3價的氧化鐵和+4價的S，則鐵元素和硫元素在反應(yīng)中都被氧化，
故答案為：鐵和硫；
（2）若煅燒1.0t的硫鐵礦（雜質(zhì)含量為30%，雜質(zhì)中不含硫元素），且FeS₂的轉(zhuǎn)化率為90%，則
       4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃ +8SO₂，
       480g                    8×22.4L
1×10⁶g×（1-30%）×90%         V（SO₂）
列出比例：$\frac{480g}{1×1{0}^{6}g×（1-30%）×90%}$=$\frac{8×22.4L}{V（S{O}_{2}）}$
則：V（SO₂）=235200L=235.2m³，
故答案為：235.2；
（3）若硫鐵礦煅燒不充分，則爐渣中混有+2價的鐵元素，利用稀酸溶解后生成的亞鐵離子具有還原性，而KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液，操作方法及現(xiàn)象為：取少量固體溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，觀察到溶液使KMnO₄溶液褪色，則證明爐渣中混有+2價的鐵元素，
故答案為：取少量爐渣，用稀硫酸溶解并過濾，在濾液中滴加幾滴KMnO₄溶液，溶液褪色可證明爐渣中含有+2價的鐵元素；
（4）銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，
檢驗溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，溶液變紅說明Fe³⁺存在，腐蝕廢液中含氯化銅、氯化亞鐵以及氯化鐵，加入過量的鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，和氯化銅反應(yīng)生成金屬銅和氯化亞鐵，即Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，過濾，所得的濾液是氯化亞鐵，濾渣是金屬銅和過量的鐵，銅不能鹽酸反應(yīng)，而金屬鐵可以，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，向濾渣中加入足量的鹽酸可以將銅分離，再過濾，得到的濾液是氯化亞鐵，氯氣具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價鐵，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后向濾液中通入氯氣即可，則選用的試劑有：①蒸餾水、②鐵粉、④稀鹽酸、⑥氯水，
故答案為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂；KSCN溶液；A．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，涉及化學(xué)方程式書寫、化學(xué)方程式計算、性質(zhì)方案設(shè)計、氧化還原反應(yīng)判斷、常見離子檢驗方法知識，明確常見物質(zhì)性質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算、化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>