Question

15．銅及其化合物在工農業生產中都有著廣泛應用．
（1）火法煉銅首先要焙燒黃銅礦，其反應為：2CuFeS₂+O₂═Cu₂S+2FeS+SO₂、Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂．當有1molCu生成，則第一個反應中轉移電子3mol．
（2）某種處理火法煉銅中SO₂廢氣的工藝流程如下圖所示．

①溶液A中發生的反應為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
②由流程圖可推知Fe³⁺、O₂、SO₄^2-的氧化性由強到弱的順序為O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-．
（3）已知反應：3Cu+2NO₃^-+xH⁺═3Cu²⁺+2R+yH₂O．則
①反應中的x=8．
②反應產物R的化學式為NO．
③參加反應的Cu和消耗的HNO₃物質的量之比為3：8．

Answer 1

分析 （1）2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂中，生成1molCu₂S轉移6mol電子，由Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂可知消耗1molCu₂S生成2molCu；
（2）由工藝流程可知，A中的反應為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反應為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中鐵離子循環利用，結合氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化物分析；
（3）①由電荷守恒計算x；
②由電子守恒計算R中N元素的化合價，從而判斷R；
③由反應可知，參加反應的Cu和消耗的HNO₃物質的量之比為3：x．

解答 解：（1）反應2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂中，化合價變化情況為：Cu元素由+2價降低為+1價，S元素由-2價升高到+4價，氧氣中O元素由0降低為-2價，則每生成1molCu₂S轉移電子6mol；由Cu₂S+O₂═2Cu+SO₂可知消耗1molCu₂S生成2molCu，所以當第二個反應生成1molCu時，第一個反應轉移電子3mol，故答案為：3；
（2）由工藝流程可知，A中的反應為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反應為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中鐵離子循環利用，
①由上述分析可知溶液A中的反應為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
②A中發生2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，溶液B中發生4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，由氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性可知氧化性為O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-，
故答案為：O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-；
（3）①由電荷守恒可得：（-2）+x=2×3，則x=8，故答案為：8；
②設R中氮元素的化合價為a，由得失電子守恒可得：2×（5-a）=2×3，解得a=+2，則R為NO，故答案為：NO；
③由①和②可知該反應的離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，參加反應的Cu和消耗HNO₃的物質的量之比為3：8，故答案為：3：8．

點評 本題以銅及其化合物為載體考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發生的反應及反應中元素的化合價變化為解答的關鍵，側重分析、計算能力的綜合考查，題目難度不大．