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    工业上，将黄铜矿（CuFeS2）通过8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2反应制取铜及其硫和铁的化合物。

    （1）上述反应中，还原剂为           。

    （2）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为：

    ①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。

    ②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。

    据以上信息回答下列问题：

    a．通过上述②，炉渣中的Al2O3变成了                             （写离子）。

    b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。

    提供的试剂：稀盐酸  稀硫酸  KSCN溶液  酸性KMnO4溶液   NaOH溶液  碘水

    所选试剂为                。

    证明炉渣中含有FeO的实验现象为                                      。

    （3）对上述炉渣中进行含铁量的测定步骤如下：

    I．步骤③发生反应的离子方程式为                        。

    II．步骤④中煮沸的作用是                             。

    III．步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、            。

    IV．若滴定过程中消耗0.100mol·L−1KI溶液20.00mL，则炉渣中铁的百分含量为           。

     

    【答案】

    （1）CuFeS2 （2）a．[Al(OH)4]- 或AlO2-  b．稀硫酸、酸性KMnO4溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液使酸性KMnO4溶液褪色（3）I．2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl-II．赶走溶液中溶解的过量的Cl2  III．250mL容量瓶  （未答“250mL”不给分）IV．14% 

    【解析】

    试题分析：（1）在反应中CuFeS2中铁元素的化合价由+2价变为+3价，硫元素的化合价由-2价变为+4价做还原剂；（2）①用稀盐酸浸取炉渣发生的反应为：Al2O3 + 6H+=2Al3+ + 3H2O  

    FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O   Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O  ②滤液中含有的金属阳离子有Al3+、Fe2+ 和Fe3+，氧化后含有Al3+和Fe3+，加过量氢氧化钠溶液发生的反应：Al3+ + 4OH-=AlO2- + 2H2O   Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓  a、通过上述②，炉渣中的Al2O3变成了AlO2- ；b验证炉渣中含有+2价的铁，应先加入稀硫酸溶解，生成亚铁离子，具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应，酸化时不能加入盐酸，否则与高锰酸钾发生氧化还原反应，也不能直接加入硝酸，否则生成铁离子，不能检验，故答案为：稀硫酸、KMnO4溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液含有亚铁离子，与高锰酸钾发生氧化还原反应而使高锰酸钾褪色，故答案为：稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色；（3）分析工艺流程图发生的反应为：炉渣加足量稀硫酸：Al2O3 + 6H+=2Al3+ + 3H2O   FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O   Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O过滤，滤液中含有的金属阳离子有Al3+、Fe2+ 和Fe3+，通入足量Cl2：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- 滴定原理：2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2I．步骤③通入足量氯气发生反应的离子方程式为2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- ；II．过量的氯气能氧化I-，会影响实验结果，所以步骤④中煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2；。III．步骤⑤为溶液的配制，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶。IV．滴定过程中发生的反应为2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2，由反应式知n(I-)= n(Fe3+)=0.002mol，结合流程图知10.0g炉渣中铁的物质的量为0.025mol，质量为1.4g,质量分数为14%。

    考点：以化学工艺流程为载体考查氧化还原反应基本概念、铁和铝的化合物的性质、溶液的配制以及关系式法计算。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐．发生的反应为：
    4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O
    （1）CuFeS2中Fe的化合价为+2，上述反应中被氧化的元素是
    Fe和CuFeS2中的S
    Fe和CuFeS2中的S
    ．
    （2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程图1可制备胆矾（CuSO4?5H2O）：

    ①分析下列表格（其中KSP是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）：
    Ksp 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH
    Fe3+ 2.6×10-39 1.9 3.2
    Cu2+ 2.2×10-20 4.7 6.7
    步骤一应调节溶液的pH范围是
    3.2≤pH＜4.7
    3.2≤pH＜4.7
    ．请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因
    加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去
    加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）?c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去
    ．
    ②步骤三中的具体操作方法是
    蒸发浓缩，冷却结晶
    蒸发浓缩，冷却结晶
    ．
    （3）有人提出可以利用图2的装置从溶液B中提炼金属铜．该过程中右边电极的反应式是
    4OH--4e-=O2↑+2H2O
    4OH--4e-=O2↑+2H2O
    ，总反应的方程式是
    2CuSO4+2H2O
     通电 
    .
     
    2Cu+2H2SO4+O2↑
    2CuSO4+2H2O
     通电 
    .
     
    2Cu+2H2SO4+O2↑
    ．
    （4）工业上冶炼铜的方法之一为：Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H
    已知：①2Cu（s）+
    1
    2
    O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ?mol-1
    ②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ?mol-1
    ③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ?mol-1
    则该法冶炼铜的反应中△H=
    -193.3kJ?mol-1
    -193.3kJ?mol-1
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2012?山东）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

    （1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的
    cd
    cd
    吸收．
    a．浓H2SO4       b．稀HNO3
    c．NaOH溶液     d．氨水
    （2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在
    Fe3+
    Fe3+
    （填离子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是
    取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；
    取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；
    （注明试剂、现象）．
    （3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为
    3Cu2O+2Al
     高温 
    .
     
    Al2O3+6Cu
    3Cu2O+2Al
     高温 
    .
     
    Al2O3+6Cu
    ．
    （4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是
    bd
    bd
    ．
    a．电能全部转化为化学能
    b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
    c．溶液中Cu2+向阳极移动
    d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
    （5）利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为
    4H++O2+4e-=2H2O
    4H++O2+4e-=2H2O
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    某化学兴趣小组为探究SO2的性质，按图所示装置进行实验．
    请回答下列问题：
    （1）装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是
    蒸馏烧瓶
    蒸馏烧瓶
    ．
    （2）实验过程中，装置B中产生的现象是
    溶液颜色由紫色逐渐褪去
    溶液颜色由紫色逐渐褪去
    ，这个现象说明SO2具有的性质是
    还原性
    还原性
    ．
    （3）装置C中Na2S溶液在空气中不易保存，时间长了会变浑浊，原因是：（用离子方程式）
    2S2-+O2+2H2O=2S↓+4OH-
    2S2-+O2+2H2O=2S↓+4OH-
    ．
    （4）装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性，请写出实验操作及现象
    品红溶液褪色后，关闭分液漏斗的旋塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复为红色
    品红溶液褪色后，关闭分液漏斗的旋塞，点燃酒精灯加热，溶液恢复为红色
    ．
    （5）如果把分液漏斗中的中的浓H2SO4换作浓HNO3，对此实验是否有影响
    是
    是
    （填“是”或“否”），请说明你的理由
    浓硝酸可将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，而得不到二氧化硫气体
    浓硝酸可将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，而得不到二氧化硫气体
    ．
    （6）工业上用黄铜矿（CuFcS2）冶炼铜，副产品中也有SO2，冶炼铜的反应为：8CuFeS2+21O2
     高温 
    .
     
    8Cu+4FeO+2Fe203+16SO2
    若CuFeS2中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是
    Cu、O
    Cu、O
    ．（填元素符号）当生成0.8mol铜时，此反应转移的电了数目是
    10NA
    10NA
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

    （1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的
    bc
    bc
    吸收．
    A．浓H2SO4　B．　氨水　　　C．NaOH溶液　　 D．稀HNO3
    （2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，检验溶液中还存在Fe2+的方法是
    取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色
    取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色
    （注明试剂、现象）．
    （3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为
    3Cu2O+2Al
     高温 
    .
     
    Al2O3+6Cu
    3Cu2O+2Al
     高温 
    .
     
    Al2O3+6Cu
    ．
    （4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是
    ac
    ac
    ．
    a．粗铜接电源正极，发生氧化反应　　　　　　　　　 b．溶液中Cu2+向阳极移动
    c．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属　　         d．电能全部转化为化学能
    （5）利用反应2Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O可制得CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为
    2H++H2O2+2e-=2H2O
    2H++H2O2+2e-=2H2O
    ．

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    科目：高中化学 来源：2013-2014学年福建省泉州市高三质检理综化学试卷（解析版） 题型：填空题

    工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备金属铜，有如下两种工艺。

    I.火法熔炼工艺:将处理过的黄铜矿加人石英，再通人空气进行焙烧，即可制得粗铜。

    （1）焙烧的总反应式可表示为：2CuFeS2 + 2SiO2+5O2＝2Cu+2FeSi03+4SO2该反应的氧化剂是_____。

    （2）下列处理SO2的方法，不合理的是_____

    A.高空排放

    B.用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠

    C.用氨水吸收后，再经氧化制备硫酸铵

    D.用BaCl2溶液吸收制备BaSO3

    （3）炉渣主要成分有FeO 、Fe2O3 、SiO2 ,Al2O3等，为得到Fe2O3加盐酸溶解后，后续处理过程中,未涉及到的操作有_____。

    A过滤；B加过量NaOH溶液；C蒸发结晶；D灼烧；E加氧化剂

    II.FeCl3溶液浸取工艺:其生产流程如下图所示

    （4）浸出过程中，CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为? _____________。

    （5）该工艺流程中，可以循环利用的物质是_____(填化学式)。

    （6）若用石墨电极电解滤液，写出阳极的电极反式_____________。

    （7）黄铜矿中含少量Pb,调节C1一浓度可控制滤液中Pb2+的浓度，当c(C1一)＝2mo1·L-1时溶液中Pb2+物质的量浓度为__mol·L-1。[已知KSP(PbCl2)＝1 x 10一5]

     

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