Question

（10分）工業(yè)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(yè)流程如下圖所示：

（1）冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂。若中CuFeS₂鐵元素的化合價(jià)為+2，1molCuFeS₂參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)______ mol。

（2）利用爐渣（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）制備高鐵酸鈉的方法為：

①用稀鹽酸浸取爐渣，過(guò)濾；

②向?yàn)V液中加入足量H₂O₂溶液，再加入足量NaOH溶液，過(guò)濾，將沉淀洗滌、于燥得Fe（0H）₃；

③Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應(yīng)，生成高鐵酸鈉。

a．寫出制取高鐵酸鈉的化學(xué)方程式：______________________；

b．驗(yàn)證爐渣中含有FeO必要的化學(xué)試劑為_(kāi)_______________________。

（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時(shí)用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質(zhì)，電解反應(yīng)為2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑。銅棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________。（5）直接排放含SO₂的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。用NaOH溶液吸收SO₂的過(guò)程中，pH隨n（SO₃^2－）：n（HSO₃^－）變化關(guān)系如下表：

n（SO32－）:n（HSO3－）	91:9	1:1	1:91
pH（25℃）	8.2	7.2	6.2

當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)槭莀_______________。

 

Answer 1

【答案】

（1）12.5mol（2分）

（2）2Fe（OH）₃＋3NaClO＋4NaOH＝2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O（2分）  稀硫酸   KMnO₄（2分）

（3）2Cu－2e^－＋H₂O＝Cu₂O＋2H^＋（2分）

（4）c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－） ＞c（OH^－）＝c（H^＋） （2分）

【解析】

試題分析:（1）CuFeS₂鐵元素的化合價(jià)為+2，則S元素的化合價(jià)為－2價(jià)。在反應(yīng)中鐵元素的化合價(jià)部分從＋2價(jià)升高到＋3價(jià)，失去1個(gè)電子。S元素的化合價(jià)從－2價(jià)升高到＋4價(jià)，失去6個(gè)電子。銅元素的化合價(jià)從＋2價(jià)降低到0價(jià)，氧元素的化合價(jià)從0價(jià)降低到－2價(jià)。因此8molCuFeS₂處于反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量＝8mol×2＋21mol×4＝100mol，則1molCuFeS₂參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為＝12.5mol。

（2）a、Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應(yīng)，生成高鐵酸鈉。在反應(yīng)中鐵元素的化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋6價(jià)，失去3個(gè)電子。氯元素的化合價(jià)從＋1價(jià)降低到－1價(jià)，得到2個(gè)電子。因此根據(jù)電子得失守恒可知，還原劑Fe（OH）₃與氧化劑NaClO的物質(zhì)的量之比＝2:3，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（OH）₃＋3NaClO＋4NaOH＝2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O。

b、FeO中鐵元素的化合價(jià)為＋2價(jià)，具有還原性。因此要驗(yàn)證爐渣中含有FeO，則可以用硫酸酸酸化的高錳酸鉀溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液褪色，因此需要的試劑是稀硫酸、高錳酸鉀。

（3）根據(jù)總的方程式可知，在反應(yīng)中銅元素的化合價(jià)升高，因此銅與電源的正極相連，作陽(yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cu－2e^－＋H₂O＝Cu₂O＋2H^＋。

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨著n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）的減小，溶液的酸性逐漸增強(qiáng)。所以當(dāng)溶液顯中性時(shí)n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）＜1:1，則溶液中離子濃度大小順序是c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－） ＞c（OH^－）＝c（H^＋）。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算、配平、亞鐵離子的檢驗(yàn)、電極反應(yīng)式的書寫以及溶液中離子濃度大小比較