Question

4．黃銅礦（CuFeS₂）是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可以制備硫及鐵的化合物．工業(yè)流程圖如圖：

（1）冶煉銅的總反應可看做8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中Fe的化合價為+2，反應中被還原的元素是Cu、O（填元素符號），1molCuFeS₂參與反應轉移電子的物質的量為12.5mol；
（2）上述冶煉過程產生大量氣體A．下列處理方案中合理的是b、c（填代號）；
a．高空排放b．用于制備硫酸c．用純堿溶液吸收制Na₂SO₄d．用濃硫酸吸收驗證氣體A的主要成分是SO₂的方法是將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫；
（3）熔渣B（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃．．
a．加入H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
b．除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-；
（4）選用提供的試劑，設計實驗驗證熔渣B中含有FeO．
提供的試劑：稀鹽酸   稀硫酸    KSCN溶液  KMnO₄溶液  NaOH溶液碘水所選試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液；證明爐渣中含有FeO的實驗現(xiàn)象為稀硫酸浸取爐渣B所得溶液使KMnO₄溶液褪色．

Answer 1

分析 流程分析：利用黃銅礦與石英砂、空氣混合焙燒得到冰銅（mCu₂S•nFeS），繼續(xù)焙燒得到氣體SO₂（大氣污染物需要用純堿溶液吸收）、熔渣及泡銅，其中熔渣經(jīng)過硫酸溶解過濾除去不溶于酸的SiO₂和含有Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺的酸性溶液，利用過量氫氧化鈉溶液進行分離得到氫氧化鐵沉淀，過濾洗滌灼燒得到氧化鐵，泡銅與Al通過鋁熱反應得到粗銅，再利用電解得到精銅，據(jù)此分析解題；
（1）反應中化合價降低的元素被還原，CuFeS₂中Cu元素化合價從+2價降為0價，F(xiàn)e元素部分從+2價升高為+3價，S有-2價升高為+4價，可結合化合價升降總數(shù)判斷電子轉移數(shù)目；
（2）冶煉過程產生大量SO₂，處理方案中合理的分析是二氧化硫是污染性氣體，不能排放到空氣中，可以吸收利用；SO2有漂白性，能使品紅褪色，但生成的無色物質不穩(wěn)定；
（3）a、利用過氧化氫在酸性條件下的氧化性氧化溶液里的Fe2+，同時還原為水；
b、氫氧化鋁是兩性氧化物，能和強酸以及強堿反應；
（4）先選擇酸溶解熔渣B，再利用亞鐵離子能被高錳酸鉀溶液氧化，使的高錳酸鉀溶液褪色來選擇試劑及方法．

解答 解：（1）化合價降低的元素Cu、O，在反應中被還原，根據(jù)反應方程式可知1molCuFeS₂參與反應時，有$\frac{21}{8}$mol的氧氣參與反應，同時得到1molCu，共轉移電子的物質的量為$\frac{21}{8}×4mol+1mol×2$=12.5mol，
故答案為：Cu、O；12.5；
（2）冶煉過程產生大量SO₂．分析下列處理方案：a．二氧化硫是污染性氣體，高空排放會污染空氣，處理不合理，故a錯誤；b．可以利用吸收二氧化硫生成硫酸，用于制備硫酸，故b合理；c．用純堿溶液吸收二氧化硫可以制Na₂SO₄，故c合理；d．用濃硫酸不能吸收二氧化硫，故d不合理；可將A氣體先通入品紅溶液里，若品紅褪色，再加熱，看能否恢復紅色，從而判斷氣體是否是二氧化硫，
故答案為：b、c；將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫；
（3）a．酸性條件下過氧化氫氧化Fe2+的離子反應方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
b．氧化鋁是兩性氧化物，能和強酸以及強堿反應，6H⁺+AI₂O₃=3H₂O+2Al³⁺，除去鋁離子的反應是利用過量氫氧化鈉溶液和鋁離子反應生成四羥基合鋁，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-；
（4）用稀硫酸溶解熔渣B，在所得溶液中滴加高錳酸鉀溶液，因高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子，使得高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；稀硫酸浸取爐渣B所得溶液使KMnO₄溶液褪色．

點評 本題是對金屬的化學性質的考查，要求學生熟記教材知識，學以致用，綜合性較強，難度中等．