Question

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

已知：CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+FeS+SO₂      FeS+2HCl═FeCl₂+H₂S↑   
（1）在实验室中，应将黄铜矿粉末放在坩埚（填仪器名称）中焙烧．
（2）将反应过程中产生的SO₂和H₂S通入如图所示装置中检验它们的性质．该实验证明SO₂具有漂白性和氧化性．

（3）欲选用下列部分装置在实验室中以MnO₂和浓盐酸为原料制取纯净、干燥的氯气．
 
①装置A中发生反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑2H₂O．
②按气流方向由左到右，导管口连接顺序为a→g→h→e→f→b．
③装置连接好后，在装药品前，需检验装置的气密性，具体方法是关闭分液漏斗的活塞，将导管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气．
④向滤液A中通入Cl₂，某同学取通入C1₂后的溶液滴加KSCN溶液，用来证明Cl₂的氧化性比Fe³⁺强的结论．该实验设计是否合理否（填“是”或“否”），请用简要文字解释你的理由在通氯气前滤液A中就可能含有Fe³⁺，无法确定Fe³⁺一定是Fe²⁺被Cl₂氧化得来的．
（4）若使用20 g黄铜矿粉末可制得8 gFe₂O₃（铁红），则该黄铜矿中含CuFeS₂的质量分数是92%（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 本题是实验室里用黄铜矿为原料制取单质铜和铁红（Fe₂O₃）的流程，涉及SO₂的氧化性和还原性的检验，装置的连接及气密性的检验，还探究了如何证明铁红Fe₂O₃样品中含有FeO的实验设计，可借鉴Fe³⁺的检验及Fe²⁺与Fe³⁺的转化来实验，
（1）固体的焙烧在坩埚内进行；
（2）SO₂通入品红溶液，证明SO₂具有漂白性；SO₂通入H₂S溶液，生成S淡黄色沉淀，证明SO₂具有氧化性；
（3）①MnO₂与浓盐酸反应生成Cl₂、MnCl₂、H₂O；
②生成的Cl₂含有HCl、H₂O，所以a连接g、h，通过饱和食盐水除去HCl、继续连接e、f，通过浓硫酸，除去H₂O，再连接b，即可收集纯净、干燥的氯气；
③利用加热气体膨胀的原理进行装置气密性的检验，所以检验方法为：关闭分液漏斗的活塞，将导管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气；
④因为该检验方法是先通入氯气，再滴加KSCN溶液，在通氯气前滤液A中就可能含有Fe³⁺，无法确定Fe³⁺一定是Fe²⁺被Cl₂氧化得来的，所以该实验设计不合理；
（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）固体的焙烧在坩埚内进行，
故答案为：坩埚；
（2）SO₂通入品红溶液，证明SO₂具有漂白性；SO₂通入H₂S溶液，生成S淡黄色沉淀，证明SO₂具有氧化性，
故答案为：漂白；氧化；
（3）①MnO₂与浓盐酸反应生成Cl₂、MnCl₂、H₂O，离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl?$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑2H₂O；
②生成的Cl₂含有HCl、H₂O，所以a连接g、h，通过饱和食盐水除去HCl、继续连接e、f，通过浓硫酸，除去H₂O，再连接b，即可收集纯净、干燥的氯气，所以连接顺序为g→h→e→f→b，
故答案为：g→h→e→f→b；
③利用加热气体膨胀的原理进行装置气密性的检验，所以检验方法为：关闭分液漏斗的活塞，将导管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气，
故答案为：关闭分液漏斗的活塞，将导管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气；
④因为该检验方法是先通入氯气，再滴加KSCN溶液，在通氯气前滤液A中就可能含有Fe³⁺，无法确定Fe³⁺一定是Fe²⁺被Cl₂氧化得来的，所以该实验设计不合理，
故答案为：否；在通氯气前滤液A中就可能含有Fe³⁺，无法确定Fe³⁺一定是Fe²⁺被Cl₂氧化得来的；
（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=$\frac{8g×368}{20g×160}$×100%=92%，
故答案为：92%．

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．