Question

20．工業(yè)上可用黃銅礦（CuFeS₂）冶煉銅，同時還可得到多種物質(zhì)．工業(yè)冶煉銅的化學方程式是：8CuFeS₂+2lO₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂
（1）CuFeS₂中Fe的化合價為+2，反應中被還原的元素是氧元素和銅元素．
（2）用少量黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）模擬制鐵紅（Fe₂O₃），進行如下實驗．

①濾液中的陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺．
②為確認濾液中含F(xiàn)e²⁺，下列實驗方案和預期現(xiàn)象正確的是c（填序號）．

	實驗方案	預期現(xiàn)象
a	加NaOH溶液	產(chǎn)生白色沉淀，變灰綠再變紅褐
b	先加KSCN溶液，再加氯水	先無明顯現(xiàn)象，后變紅
C	加酸性KMnO4溶液	紫色褪去
d	先加氯水，再加KSCN溶液	溶液先變黃，再變紅

③濾液在酸性條件下，與H₂O₂反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）冶煉銅過程中產(chǎn)生大量的SO₂可用于制硫酸，尾氣可用純堿溶液吸收．已知用1L1mol/L的純堿溶液吸收SO₂，生成n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2，則吸收的SO₂物質(zhì)的量是1.5mol．

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中Fe的化合價為+2，根據(jù)反應8CuFeS₂+2lO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中元素化合價變化判斷反應中被還原的元素；
（2）①爐渣主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，然后根據(jù)與過量稀硫酸的反應判斷濾液中的陽離子；
②根據(jù)亞鐵離子檢驗還原性判斷，注意濾液中含有鐵離子，需要排除鐵離子的干擾；
③亞鐵離子能夠與雙氧水發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子、水，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）碳酸鈉與二氧化硫反應生成亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉，根據(jù)鈉原子守恒及n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2列式計算出二氧化碳的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）黃銅礦冶煉得到粗銅的一步反應為：8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，若CuFeS₂中的Fe的化合價為+2價，則銅的化合價為+2價，硫的化合價為-1價，氧氣中氧元素的化合價為0價，產(chǎn)物中銅的化合價為0價，氧化亞鐵中鐵的化合價為+2價，氧元素為-2價，三氧化二鐵中鐵的元素化合價為+3價，氧元素為-2價，二氧化硫中硫元素的化合價為+4價，氧元素為-2價，根據(jù)氧化還原反應規(guī)律，化合價降低的發(fā)生還原反應，所以反應中被還原的元素是：Cu、O，
故答案為：銅元素；
（2）①爐渣中要含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃和稀硫酸反應生成硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁，所以濾液中含有的陽離子有：Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺，
故答案為：Al³⁺；
②a．由于溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺、Al³⁺，所以a中加入氫氧化鈉溶液后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀會掩蓋氫氧化亞鐵沉淀，故a產(chǎn)物；
b．溶液中含有鐵離子，因此加KSCN溶液顯紅色，無法據(jù)此檢驗鐵離子，故b產(chǎn)物；
C．亞鐵離子具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故C正確；
d．溶液中含有鐵離子，原溶液顯黃色，無法據(jù)此檢驗亞鐵離子，故d產(chǎn)物，
故答案為：c；
③雙氧水具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）設SO₂的物質(zhì)的量是x，n（Na₂SO₃）：n（NaHSO₃）=1：2，根據(jù)S原子守恒可知：亞硫酸鈉為$\frac{x}{3}$mol，亞硫酸氫鈉為$\frac{2x}{3}$mol，
碳酸鈉的物質(zhì)的量為：1L×1mol/L=1mol，
根據(jù)鈉原子守恒可知：$\frac{x}{3}$mol×2+$\frac{2x}{3}$mol=2mol，
解得：x=1.5mol，
故答案為：1.5．

點評 本題考查了物質(zhì)的分離提純方法及基本操作方法的綜合應用，為中等難度的試題，試題貼近高考，綜合性強，在注重對學生基礎知識鞏固和訓練的同時，側(cè)重對學生答題能力的培養(yǎng)和訓練，意在培養(yǎng)學生分析、歸納、總結(jié)問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和抽象思維能力，題目難度較大．