Question

工業上綜合利用黃銅礦（CuFeS₂）制備凈水劑高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）、銅及其化合物的工業流程如圖所示：

（1）冶煉銅的反應為8CuFeS₂+21O₂

高溫  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO．若中CuFeS₂鐵元素的化合價為+2，
1molCuFeS₂參與反應轉移電子的物質的量為

 

 mol．
（2）利用爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）制備高鐵酸鈉的方法為：
①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾；
②向濾液中加入足量H₂O₂溶液，再加入足量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、于燥得Fe（0H）3；
③Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉．
a．寫出制取高鐵酸鈉的化學方程式：

 

；
b．驗證爐渣中含有FeO必要的化學試劑為

 

．
（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質，電解反應為2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂↑．銅棒上發生的電極反應式為

 

．
（4）直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環境．用NaOH溶液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2-）：n（HSO₃^-）變化關系如表：

n（SO   2- 3 ）：n（HSO   - 3 ）	91：9	1：1	1：91
PH（25℃）	8.2	7.2	6.2

當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度由大到小的順序為是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）分析化學方程式中元素化合價變化計算電子轉移；
（2）Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉，結合原子守恒配平書寫化學方程式；驗證爐渣中含有FeO需要酸溶后用高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子的存在；
（3）電化學法制備Cu₂O時，陰極生成Cu₂O，銅離子被還原，銅應為陽極，陽極生成銅離子，以補充銅離子；
（4）根據溶液中電荷守恒和物料守恒確定溶液中各種離子濃度的關系．

解答： 解：（1）8CuFeS₂+21O₂

高溫  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂；元素化合價升高的為：鐵元素+2價變化為+3價，硫元素化合價-2價變化為+4價；元素化合價降低的銅元素化合價+2價變化為0價，氧元素化合價-2價變化為-2價，結合電子守恒計算可知8molCuFeS₂反應電子轉移=（8×2+21×2×2）=100mol，
所以1molCuFeS₂參與反應轉移電子的物質的量為12.5mol，
故答案為：12.5；
（2）a、Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉，反應的化學方程式為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；
故答案為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；
b、驗證爐渣中含有FeO需要酸溶后用高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子的存在，取爐渣加入稀硫酸溶解后，滴入高錳酸鉀溶液紫紅色消失說明含有，否則不含有；
故答案為：稀硫酸，KMnO₄；
（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質，電解反應為2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂↑，銅應為陽極，陽極銅失電子發生氧化反應生成氧化亞銅，電極反應為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺；
故答案為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺；
（4）當溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度．溶液呈中性時，溶液中氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，亞硫酸氫根離子濃度大于亞硫酸根離子濃度，溶液中陰陽離子所帶電荷相等，所以得到溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H^-）=c（OH^-）．

點評：本題考查了物質分離流程分析判斷，氧化還原反應電子轉移計算應用，電解原理和電解質溶液中離子濃度大小比較方法，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．