Question

工業上，將黃銅礦（CuFeS₂）通過8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂反應制取銅及其硫和鐵的化合物。

（1）上述反應中，還原劑為           。

（2）黃銅礦冶煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃。方法為：

①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾。

②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃。

據以上信息回答下列問題：

a．通過上述②，爐渣中的Al₂O₃變成了                             （寫離子）。

b．選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO。

提供的試劑：稀鹽酸  稀硫酸  KSCN溶液  酸性KMnO₄溶液   NaOH溶液  碘水

所選試劑為                。

證明爐渣中含有FeO的實驗現象為                                      。

（3）對上述爐渣中進行含鐵量的測定步驟如下：

I．步驟③發生反應的離子方程式為                        。

II．步驟④中煮沸的作用是                             。

III．步驟⑤中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、            。

IV．若滴定過程中消耗0.100mol·L⁻¹KI溶液20.00mL，則爐渣中鐵的百分含量為           。

 

Answer 1

【答案】

（1）CuFeS₂ （2）a．[Al(OH)₄]^- 或AlO₂^-  b．稀硫酸、酸性KMnO₄溶液；稀硫酸浸取爐渣所得溶液使酸性KMnO₄溶液褪色（3）I．2Fe²⁺+Cl₂= 2Fe³⁺+2Cl^-II．趕走溶液中溶解的過量的Cl₂  III．250mL容量瓶  （未答“250mL”不給分）IV．14% 

【解析】

試題分析：（1）在反應中CuFeS₂中鐵元素的化合價由+2價變為+3價，硫元素的化合價由-2價變為+4價做還原劑；（2）①用稀鹽酸浸取爐渣發生的反應為：Al₂O₃ + 6H⁺=2Al³⁺ + 3H₂O  

FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O   Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O  ②濾液中含有的金屬陽離子有Al³⁺、Fe²⁺ 和Fe³⁺，氧化后含有Al³⁺和Fe³⁺，加過量氫氧化鈉溶液發生的反應：Al³⁺ + 4OH^-=AlO₂^- + 2H₂O   Fe³⁺ + 3OH^- = Fe(OH)₃↓  a、通過上述②，爐渣中的Al₂O₃變成了AlO₂^- ；b驗證爐渣中含有+2價的鐵，應先加入稀硫酸溶解，生成亞鐵離子，具有還原性，可與高錳酸鉀發生氧化還原反應，酸化時不能加入鹽酸，否則與高錳酸鉀發生氧化還原反應，也不能直接加入硝酸，否則生成鐵離子，不能檢驗，故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；稀硫酸浸取爐渣所得溶液含有亞鐵離子，與高錳酸鉀發生氧化還原反應而使高錳酸鉀褪色，故答案為：稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色；（3）分析工藝流程圖發生的反應為：爐渣加足量稀硫酸：Al₂O₃ + 6H⁺=2Al³⁺ + 3H₂O   FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O   Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O過濾，濾液中含有的金屬陽離子有Al³⁺、Fe²⁺ 和Fe³⁺，通入足量Cl₂：2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl^- 滴定原理：2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂I．步驟③通入足量氯氣發生反應的離子方程式為2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl^- ；II．過量的氯氣能氧化I^-，會影響實驗結果，所以步驟④中煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl₂；。III．步驟⑤為溶液的配制，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶。IV．滴定過程中發生的反應為2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂，由反應式知n(I^-)= n(Fe³⁺)=0.002mol，結合流程圖知10.0g爐渣中鐵的物質的量為0.025mol，質量為1.4g,質量分數為14%。

考點：以化學工藝流程為載體考查氧化還原反應基本概念、鐵和鋁的化合物的性質、溶液的配制以及關系式法計算。