Question

15．铜及其化合物在工农业生产中都有着广泛应用．
（1）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为：2CuFeS₂+O₂═Cu₂S+2FeS+SO₂、Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂．当有1molCu生成，则第一个反应中转移电子3mol．
（2）某种处理火法炼铜中SO₂废气的工艺流程如下图所示．

①溶液A中发生的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
②由流程图可推知Fe³⁺、O₂、SO₄^2-的氧化性由强到弱的顺序为O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-．
（3）已知反应：3Cu+2NO₃^-+xH⁺═3Cu²⁺+2R+yH₂O．则
①反应中的x=8．
②反应产物R的化学式为NO．
③参加反应的Cu和消耗的HNO₃物质的量之比为3：8．

Answer 1

分析 （1）2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂中，生成1molCu₂S转移6mol电子，由Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂可知消耗1molCu₂S生成2molCu；
（2）由工艺流程可知，A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反应为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中铁离子循环利用，结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化物分析；
（3）①由电荷守恒计算x；
②由电子守恒计算R中N元素的化合价，从而判断R；
③由反应可知，参加反应的Cu和消耗的HNO₃物质的量之比为3：x．

解答 解：（1）反应2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂中，化合价变化情况为：Cu元素由+2价降低为+1价，S元素由-2价升高到+4价，氧气中O元素由0降低为-2价，则每生成1molCu₂S转移电子6mol；由Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂可知消耗1molCu₂S生成2molCu，所以当第二个反应生成1molCu时，第一个反应转移电子3mol，故答案为：3；
（2）由工艺流程可知，A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反应为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中铁离子循环利用，
①由上述分析可知溶液A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
②A中发生2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，溶液B中发生4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性为O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-，
故答案为：O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-；
（3）①由电荷守恒可得：（-2）+x=2×3，则x=8，故答案为：8；
②设R中氮元素的化合价为a，由得失电子守恒可得：2×（5-a）=2×3，解得a=+2，则R为NO，故答案为：NO；
③由①和②可知该反应的离子方程式为3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，参加反应的Cu和消耗HNO₃的物质的量之比为3：8，故答案为：3：8．

点评 本题以铜及其化合物为载体考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握发生的反应及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析、计算能力的综合考查，题目难度不大．