Question

黄铜矿（CuFeS₂）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫及铁的化合物。

（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂

若CuFeS₂中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是            （填元素符号）。

（2）上述冶炼过程中产生大量SO₂。下列处理方案合理的是           （填代号）。

 a．高空排放         

 b．用于制备硫酸  

 c．用纯碱溶液吸收制Na₂SO₃

 d．用浓硫酸吸收  

（3）过二硫酸钾（K₂S₂O₈）具有强氧化性，可将I^－氧化为I₂：

S₂O₈^2－＋2I^－=2SO₄^2－＋I₂

通过改变反应途径，Fe^3＋、Fe^2＋均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe^3＋对上述反应的催化过程。                       、                            （不必配平）。

（4）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、AI₂O₃）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。

据以上信息回答下列问题：

a．除去Al^3＋的离子方程式是                                。

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  KMnO₄溶液  NaOH溶液  碘水

所选试剂为               。证明炉渣中含有的实验现象为                     

                            。

Answer 1

（1）Cu、O

（2）b、c

（3）2Fe^3＋＋2I^－=2Fe^2＋＋I₂     S₂O₈^2－＋2Fe^2＋=2SO₄^2－＋2Fe^3＋（离子方程式不配平不扣分）

（4）a：稀硫酸、KMnO₄溶液

         b：稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色

解析:

(1)若CuFeS₂中Fe的化合价为+2,则Cu化合价为+2,S化合价为-2，分析化学方程式两边元素化合价的变化可知，化合价降低的元素被还原，有Cu和O元素。关于SO₂的吸收问题，一是不能高空排放，因为这样做，没有从根本上解决污染问题；二是不能用浓硫酸吸收，因SO₂难溶于浓硫酸。只有变废为宝，才能符合“绿色化学”的概念，答案选b、c.

（2）此题要从催化剂的本质出发，作为催化剂的物质要参与有关反应，但后来的反应必须又生成了催化剂。本题要求写出表示Fe³⁺作催化剂的反应，因此，首先Fe³⁺要参与反应，即有反应2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺ +I₂，生成的Fe²⁺又被S₂0₃^2-氧化生成了Fe³⁺。此题若要求写出Fe²⁺对上述反应的作催化剂的话，就应写成如下方程式：S₂0₈^2-+Fe²⁺=2SO₄^2-+2Fe³⁺，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺ +I₂，虽是二个相同反应方程式，由于二者的前后顺序的颠倒，却产生了本质的区别。

（3）此题考查是混合物的分离与提纯及常见离子的鉴别。因Al₂O₃溶于酸后生成了Al³⁺，Al³⁺又能与过量NaOH的反应生成可溶性的钠盐（NaAlO₂），然后将溶液中的难溶物Fe(OH)₃沉淀过滤出来，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃。故除去Al³⁺的离子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O。要证明炉渣中含有FeO的方法，最好利用Fe²⁺的还原性，先将混合物溶于过量的稀硫酸中（FeO→Fe²⁺），然后滴入KMn0₄溶液，观察其溶液是否褪色。注意所用酸不能是硝酸或盐酸，因硝酸会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；盐酸会还原KMn0₄溶液而使之褪色，干扰了Fe²⁺的检验。