Question

12．黃鐵礦（主要成分FeS₂）、黃銅礦（主要成分CuFeS₂）均是自然界中的常見礦物資源．
（1）Stumm和Morgan提出黃鐵礦在空氣中氧化的四步反應如題圖1所示：
①a反應中每生成1molFeSO₄轉移電子的物質的量為7mol．
②d反應的離子方程式為FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（2）用細菌冶銅時，當黃銅礦中伴有黃鐵礦可明顯提高浸取速率，其原理如題圖2

①冶煉過程中，正極周圍溶液的pH增大（選填：“增大”、“減小”或“不變”）
②負極產生單質硫的電極反應式為CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．
（3）煤炭中的硫主要以黃鐵礦形式存在，用氫氣脫除黃鐵礦中硫的相關反應（見下表），其相關反應的平衡常數的對數值與溫度的關系如題圖3．

相關反應	反應熱	平衡常數K
FeS2（s）+H2（g）?FeS（s）+H2S（g）	△H1	K1
$\frac{1}{2}$FeS2（s）+H2（g）?$\frac{1}{2}$Fe（s）+H2S（g）	△H2	K2
FeS（s）+H2（g）?Fe（s）+H2S（g）	△H3	K3

①上述反應中，△H₁＞0（選填：“＞”或“＜”）．
②提高硫的脫除率可采取的措施有升高溫度（舉1例）．
③1000K時，平衡常數的對數lgK₁、lgK₂和lgK₃之間的關系為lgK₂=lgK₁+lgK₃．

Answer 1

分析 （1）a反應原理是硫化亞鐵中的硫離子被氧化生成硫酸根，化合價變化為：+6-（-1）=7；d反應原理是硫化亞鐵與鐵離子反應，鐵離子被還原生成亞鐵離子，硫離子被氧化為硫酸根離子；
（2）①用細菌冶銅時，正極為氧氣放電，氧氣得到電子，結合溶液中的H離子生成水；
②負極黃鐵礦中的硫失去電子，發生氧化反應生成硫單質；
（3）①由圖可知，溫度越高，K值越大，說明此反應為吸熱反應；
②由圖可知：溫度升高，反應向正反應方向移動，硫的脫除率越高；
③由圖可知：1000K時，平衡常數的對數lgK₁=2、lgK₂=-1、lgK₃=-3，據此解答即可．

解答 解：（1）①a反應原理是硫化亞鐵中的硫離子被氧化生成硫酸根，化合價變化為：+6-（-1）=7，即每有1molFeSO₄生成轉移移電子的物質的量為7mol，故答案為：7；
②d反應原理是硫化亞鐵與鐵離子反應，鐵離子被還原生成亞鐵離子，硫離子被氧化為硫酸根，離子反應方程式為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（2）①正極為氧氣放電，氧氣得到電子，結合溶液中的H⁺離子生成水，故溶液中氫離子濃度減小，pH值增大，故答案為：增大；
②負極黃鐵礦中的硫失去電子，發生氧化反應生成硫單質，電極反應方程式為：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S，故答案為：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S；
（3）①由圖可知，溫度越高，K值越大，說明此反應為吸熱反應，故△H＞0，故答案為：＞；
②由圖可知：此反應為吸熱反應，故升高溫度，可以使反應向正向移動，即硫的脫除率越高，故答案為：升高溫度；
③由圖可知：1000K時，平衡常數的對數lgK₁=2、lgK₂=-1、lgK₃=-3，故lgK₂=lgK₁+lgK₃，故答案為：lgK₂=lgK₁+lgK₃．

點評 本題主要考查的是化學平衡常數的有關計算，涉及知識點有氧化還原反應、離子反應方程式書寫、反應熱判斷等，難度較大．