Question

黃銅礦（CuFeS₂）是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可以制備硫及鐵的化合物。

（1）冶煉銅的反應為8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂

若CuFeS₂中Fe的化合價為+2，反應中被還原的元素是            （填元素符號）。

（2）上述冶煉過程中產生大量SO₂。下列處理方案合理的是           （填代號）。

 a．高空排放         

 b．用于制備硫酸  

 c．用純堿溶液吸收制Na₂SO₃

 d．用濃硫酸吸收  

（3）過二硫酸鉀（K₂S₂O₈）具有強氧化性，可將I^－氧化為I₂：

S₂O₈^2－＋2I^－=2SO₄^2－＋I₂

通過改變反應途徑，Fe^3＋、Fe^2＋均可催化上述反應。試用離子方程式表示Fe^3＋對上述反應的催化過程。                       、                            （不必配平）。

（4）利用黃銅礦冶煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、AI₂O₃）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。

據以上信息回答下列問題：

a．除去Al^3＋的離子方程式是                                。

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  KMnO₄溶液  NaOH溶液  碘水

所選試劑為               。證明爐渣中含有的實驗現象為                     

                            。

Answer 1

（1）Cu、O

（2）b、c

（3）2Fe^3＋＋2I^－=2Fe^2＋＋I₂     S₂O₈^2－＋2Fe^2＋=2SO₄^2－＋2Fe^3＋（離子方程式不配平不扣分）

（4）a：稀硫酸、KMnO₄溶液

         b：稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色

解析:

(1)若CuFeS₂中Fe的化合價為+2,則Cu化合價為+2,S化合價為-2，分析化學方程式兩邊元素化合價的變化可知，化合價降低的元素被還原，有Cu和O元素。關于SO₂的吸收問題，一是不能高空排放，因為這樣做，沒有從根本上解決污染問題；二是不能用濃硫酸吸收，因SO₂難溶于濃硫酸。只有變廢為寶，才能符合“綠色化學”的概念，答案選b、c.

（2）此題要從催化劑的本質出發，作為催化劑的物質要參與有關反應，但后來的反應必須又生成了催化劑。本題要求寫出表示Fe³⁺作催化劑的反應，因此，首先Fe³⁺要參與反應，即有反應2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺ +I₂，生成的Fe²⁺又被S₂0₃^2-氧化生成了Fe³⁺。此題若要求寫出Fe²⁺對上述反應的作催化劑的話，就應寫成如下方程式：S₂0₈^2-+Fe²⁺=2SO₄^2-+2Fe³⁺，2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺ +I₂，雖是二個相同反應方程式，由于二者的前后順序的顛倒，卻產生了本質的區別。

（3）此題考查是混合物的分離與提純及常見離子的鑒別。因Al₂O₃溶于酸后生成了Al³⁺，Al³⁺又能與過量NaOH的反應生成可溶性的鈉鹽（NaAlO₂），然后將溶液中的難溶物Fe(OH)₃沉淀過濾出來，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃。故除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O。要證明爐渣中含有FeO的方法，最好利用Fe²⁺的還原性，先將混合物溶于過量的稀硫酸中（FeO→Fe²⁺），然后滴入KMn0₄溶液，觀察其溶液是否褪色。注意所用酸不能是硝酸或鹽酸，因硝酸會將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；鹽酸會還原KMn0₄溶液而使之褪色，干擾了Fe²⁺的檢驗。