Question

9．一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產(chǎn)物的新工藝，原料的綜合利用率較高．其主要流程如下：

注：反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2[CuCl₂]^-+S
請(qǐng)回答下列問題：
（1）反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物為FeS₂、CuS（填化學(xué)式）．
（2）反應(yīng)Ⅲ的離子方程式為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（3）一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，其可能的原因是該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅、加入硫酸，有利于析出硫酸銅晶體；
（4）反應(yīng)Ⅳ在高溫條件下進(jìn)行，化學(xué)方程式是4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（5）某硫酸廠為測(cè)定反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)，取280mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體樣品與足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.02000mol•L^-1的K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．已知：Cr₂O₇^2-+Fe²⁺+H⁺→Cr³⁺+Fe³⁺+H₂O（未配平）
①SO₂通入Fe（SO₄）₃溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為12.00%．

Answer 1

分析 流程中反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S═FeS₂+CuS，黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，
（1）由流程可知，黃鐵礦分解生成的Fe、Cu均為+2價(jià)；
（2）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子；
（3）考慮產(chǎn)物的溶解度，溶解度小的先從溶液中析出；
（4）FeS₂在空氣中高溫煅燒，生成二氧化硫和氧化鐵；
（5）①SO₂通入Fe（SO₄）₃溶液中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
②利用14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，可知，3SO₂～Cr₂O₇^2-，以此計(jì)算．

解答 解：銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，F(xiàn)eS₂通入空氣灼燒得到氧化鐵和二氧化硫，氧化鐵煉鋼，二氧化硫制備硫酸，
（1）由流程可知，黃鐵礦分解生成的Fe、Cu均為+2價(jià)，則反應(yīng)I的產(chǎn)物為FeS₂、CuS，
故答案為：FeS₂、CuS；
（2）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子，則離子反應(yīng)為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，
故答案為：4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（3）相同條件下硫酸銅的溶解度小，則該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅，所以向反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，
故答案為：該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅、加入硫酸，有利于析出硫酸銅晶體；
（4）FeS₂在空氣中高溫煅燒，生成二氧化硫和氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（5）①發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵，離子反應(yīng)為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
②利用14H⁺+Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O、SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，
可知，3SO₂～Cr₂O₇^2-，
      3       1
      x       0.02mol/L×0.025L
解得x=0.0015mol，
 反應(yīng)Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.0015mol}{0.28L/22.4L/mol}$×100%=12.00%，
故答案為：12.00%．

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)際化工生產(chǎn)“黃銅礦的綜合利用”為背景，考查了元素化合物知識(shí)，離子方程式和化學(xué)方程式的書寫及有關(guān)計(jì)算，題目更注重考查學(xué)生利用化學(xué)原理來解決實(shí)際問題的能力，利用關(guān)系式計(jì)算可簡(jiǎn)化計(jì)算．