Question

11．黄铜矿的主要成分是CuFeS₂（硫元素-2价，铁元素+2价）．实验室用黄铜矿为原料制取单质铜和铁红（Fe₂O₃）的流程如图：

已知：CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+FeS+SO₂    FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑
（1）实验室制氯气的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）SO₂和H₂S有毒，会造成大气污染．
①已知SO₂和H₂S混合可以得到单质硫．为使SO₂和H₂S恰好完全转化为硫，二者体积（标准状况）比应为1：2．
为检验某尾气中是否含有SO₂、CO₂、CO三种气体，实验小组同学用如下装置设计实验．

选择上述装置（可以重复），按照气流方向其连接顺序为A→B→C→D→E→C（填序号）．
（3）PbO₂具有强氧化性，可与浓盐酸反应制取氯气．
①上述反应化学方程式为PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；由PbO与次氯酸钠溶液反应可制得PbO₂，反应的离子方程式为PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-．
②Cl₂是纺织工业中常用的漂白剂，Na₂S₂O₃可作漂白布匹后的“脱氯剂”．Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成SO₄^2-，则该反应的化学方程式为Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄．
③本实验存在的一个缺陷是引起重金属离子污染．
（4）按上述流程用150g黄铜矿粉末可制得48gFe₂O₃（铁红），则该黄铜矿中含CuFeS₂的质量分数是73.6%（假设各步反应均完全进行且过程中无额外物质损耗）．

Answer 1

分析 （1）实验室制氯气用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）①根据SO₂和H₂S混合反应生成单质硫和水判断二者体积（标准状况）比；为检验某尾气中是否含有SO₂、CO₂、CO三种气体，则按照先检验SO₂，后除去SO₂，再检验CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加热条件下检验CO；
（3）①由题意可知，PbO₂与浓盐酸反应生成PbCl₂、Cl₂与H₂O；PbO与次氯酸钠溶液反应，PbO为还原剂生成PbO₂，次氯酸根为氧化剂生成氯离子，据此书写离子方程式；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯气被还原成氯化钠，据此书写化学方程式；
③铅为重金属元素，会引起重金属污染；
（4）根据Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，以此计算该黄铜矿中含CuFeS₂的质量分数．

解答 解：（1）实验室用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下发生反应制备氯气，反应的方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂和H₂S混合反应生成单质硫和水，反应方程式为：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，所以为使SO₂和H₂S恰好完全转化为硫，二者体积（标准状况）比应为1：2；为检验某尾气中是否含有SO₂、CO₂、CO三种气体，则按照先检验SO₂，后除去SO₂，再检验CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加热条件下检验CO，又A中品红溶液检验SO₂，B中酸性高锰酸钾除去SO₂，C中澄清石灰水检验CO₂，D中碱石灰除去CO₂，E中CO与CuO在加热条件下生成铜和CO₂，最后再通入C中澄清石灰水检验有CO₂生成，所以连接顺序为A→B→C→D→E→C；
故答案为：1：2；B→C→D→E→C；
（3）①由题意可知，PbO₂与浓盐酸反应生成PbCl₂、Cl₂与H₂O，反应方程式为：PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO与次氯酸钠溶液反应，PbO为还原剂生成PbO₂，次氯酸根为氧化剂生成氯离子，离子方程式为：PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-，故答案为：PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯气被还原成氯化钠，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；故答案为：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；
③铅为重金属元素，会引起重金属污染，所以PbO₂具有强氧化性，可与浓盐酸反应制取氯气，生成PbCl₂会引起重金属离子污染，故答案为：引起重金属离子污染；
（4）根据Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，所以该黄铜矿中含CuFeS₂的质量分数=$\frac{\frac{48}{160}×2×184g}{150g}$×100%=73.6%，故答案为：73.6%．

点评 本题考查了物质制备过程分析判断，物质性质的理解应用，化学方程式和离子方程式书写方法，掌握基础是关键，题目难度较大．