Question

【题目】黄铜矿（CuFeS2）是冶炼铜及制备铁氧化物的重要矿藏，常含有微量金、银等。下图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红（氧化铁）颜料的工艺流程图：

（1）CuCl难溶于水，但可与过量Cl-反应生成可溶于水的[CuCl2]-，该反应的离子方程式为________________________________。

（2）有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-，因此Na2SO3要缓慢滴入到溶液中的原因是_______________________________。

（3）反应IV中，属于非氧化还原反应的是反应_______________________。

（4）已知反应V中Cu+发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为________________（填化学式）。

（5）在酸性、有氧条件下，一种叫做Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离子方程式为_____________________________。

（6）将一定量铁红溶于160 mL 5 mol·L-1盐酸中，再加入足量铁粉，待反应结束后共收集气体2.24L（标准状况下），经检测，溶液中无Fe3+，则参加反应的铁粉的质量为_____________g。

Answer 1

【答案】 Cl-+CuCl=[CuCl2]- 如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗 Ⅱ、Ⅳ CuCl2、NaCl 4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O 11.2

【解析】氯化铁具有氧化性，能氧化黄铜矿，根据产物知反应I为CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl↓+2S↓，然后过滤得到固体CuCl和S和滤液，向滤液中加入碳酸钠发生反应II，发生的离子反应方程式为Fe2++CO32-=FeCO3↓，过滤得到FeCO3，在空气中灼烧FeCO3得到氧化铁，反应III为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，发生反应IV为Cl-+CuCl=[CuCl2]-，过滤得到Na[CuCl2]，再加入水发生反应V生成Cu和溶液A，Cu+在反应V中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，则A为CuCl2、NaCl。

(1)CuCl难溶于水，但可与过量Cl-反应生成可溶于水的[CuCl2]-，该反应离子方程式为Cl-+CuCl=[CuCl2]-，故答案为：Cl-+CuCl=[CuCl2]-；

(2)有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-，如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗，因此Na2SO3要缓慢滴入到溶液中，故答案为：如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗；

(3)根据上述分析，这些反应中只有Ⅱ和Ⅳ为非氧化还原反应，故答案为：Ⅱ、Ⅳ；

(4)根据上述分析，反应Ⅴ为Na[CuCl2]和H2O的反应，生成物是Cu、NaCl和CuCl2，所得的溶液A中的溶质是CuCl2、NaCl，故答案为：CuCl2、NaCl；

(5)在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，则应有硫酸参加反应，且生成硫酸铜，硫酸铁和水，反应的方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，离子反应方程式为：4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O，

故答案为：4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O；

(6)氢气的物质的量为=0.1mol，

Fe～～～～2HCl～～～H2，

0.1mol 0.2mol 0.1mol

根据氯原子守恒，所以氯化铁的物质的量为×(0.16L×5mol/L-0.2mol)=0.2mol，

Fe～～～2FeCl3

0.1mol 0.2mol

所以参加反应的铁粉的质量为(0.1mol+0.1mol)×56g/mol=11.2g，故答案为：11.2g。