Question

11．黃銅礦的主要成分是CuFeS₂（硫元素-2價，鐵元素+2價）．實驗室用黃銅礦為原料制取單質銅和鐵紅（Fe₂O₃）的流程如圖：

已知：CuFeS₂+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+FeS+SO₂    FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑
（1）實驗室制氯氣的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）SO₂和H₂S有毒，會造成大氣污染．
①已知SO₂和H₂S混合可以得到單質硫．為使SO₂和H₂S恰好完全轉化為硫，二者體積（標準狀況）比應為1：2．
為檢驗某尾氣中是否含有SO₂、CO₂、CO三種氣體，實驗小組同學用如下裝置設計實驗．

選擇上述裝置（可以重復），按照氣流方向其連接順序為A→B→C→D→E→C（填序號）．
（3）PbO₂具有強氧化性，可與濃鹽酸反應制取氯氣．
①上述反應化學方程式為PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；由PbO與次氯酸鈉溶液反應可制得PbO₂，反應的離子方程式為PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-．
②Cl₂是紡織工業中常用的漂白劑，Na₂S₂O₃可作漂白布匹后的“脫氯劑”．Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成SO₄^2-，則該反應的化學方程式為Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄．
③本實驗存在的一個缺陷是引起重金屬離子污染．
（4）按上述流程用150g黃銅礦粉末可制得48gFe₂O₃（鐵紅），則該黃銅礦中含CuFeS₂的質量分數是73.6%（假設各步反應均完全進行且過程中無額外物質損耗）．

Answer 1

分析 （1）實驗室制氯氣用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水；
（2）①根據SO₂和H₂S混合反應生成單質硫和水判斷二者體積（標準狀況）比；為檢驗某尾氣中是否含有SO₂、CO₂、CO三種氣體，則按照先檢驗SO₂，后除去SO₂，再檢驗CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加熱條件下檢驗CO；
（3）①由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應生成PbCl₂、Cl₂與H₂O；PbO與次氯酸鈉溶液反應，PbO為還原劑生成PbO₂，次氯酸根為氧化劑生成氯離子，據此書寫離子方程式；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯氣被還原成氯化鈉，據此書寫化學方程式；
③鉛為重金屬元素，會引起重金屬污染；
（4）根據Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，以此計算該黃銅礦中含CuFeS₂的質量分數．

解答 解：（1）實驗室用濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下發生反應制備氯氣，反應的方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂和H₂S混合反應生成單質硫和水，反應方程式為：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，所以為使SO₂和H₂S恰好完全轉化為硫，二者體積（標準狀況）比應為1：2；為檢驗某尾氣中是否含有SO₂、CO₂、CO三種氣體，則按照先檢驗SO₂，后除去SO₂，再檢驗CO₂，除去CO₂，最后用CuO在加熱條件下檢驗CO，又A中品紅溶液檢驗SO₂，B中酸性高錳酸鉀除去SO₂，C中澄清石灰水檢驗CO₂，D中堿石灰除去CO₂，E中CO與CuO在加熱條件下生成銅和CO₂，最后再通入C中澄清石灰水檢驗有CO₂生成，所以連接順序為A→B→C→D→E→C；
故答案為：1：2；B→C→D→E→C；
（3）①由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應生成PbCl₂、Cl₂與H₂O，反應方程式為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO與次氯酸鈉溶液反應，PbO為還原劑生成PbO₂，次氯酸根為氧化劑生成氯離子，離子方程式為：PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-，故答案為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-；
②Na₂S₂O₃在溶液中被Cl₂氧化成Na₂SO₄，氯氣被還原成氯化鈉，根據得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；故答案為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；
③鉛為重金屬元素，會引起重金屬污染，所以PbO₂具有強氧化性，可與濃鹽酸反應制取氯氣，生成PbCl₂會引起重金屬離子污染，故答案為：引起重金屬離子污染；
（4）根據Fe元素守恒可得：2CuFeS₂～Fe₂O₃，所以該黃銅礦中含CuFeS₂的質量分數=$\frac{\frac{48}{160}×2×184g}{150g}$×100%=73.6%，故答案為：73.6%．

點評 本題考查了物質制備過程分析判斷，物質性質的理解應用，化學方程式和離子方程式書寫方法，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．