Question

10．碘硫化學循環(huán)原理如圖1所示．
（1）寫出反應①的化學方程式I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，其中I₂體現(xiàn)的是氧化性．
（2）綜合①②③三個反應，可看出該化學循環(huán)是為了制備某種能源氣體，該氣體的化學式是H₂．
（3）鐵酸銅（CuFe₂O₄）是反應③的良好的催化劑．某課外小組制備鐵酸銅（CuFe₂O₄）的流程如圖：

攪拌Ⅰ所加Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂溶液的物質(zhì)的量濃度分別為2.6mol•L^-1、2.2mol•L^-1．
①寫出攪拌Ⅰ中的化學方程式2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O．
②攪拌Ⅰ要跟蹤操作過程的pH變化．在滴加KOH溶液至pH=4的過程中（假設溶液體積不變），小組同學繪制溶液中c（Fe³⁺）、c（Cu²⁺）隨pH變化的曲線如圖2，其中正確的是A（用“A”、“B”填空）．  （已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39、K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
③操作Ⅱ為洗滌、干燥．
④在攪拌Ⅰ中即使攪拌20h，原料中的鐵也不能全部轉(zhuǎn)化為樣品，請設計實驗驗證取濾液（攪拌反應后的溶液）少量于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色．

Answer 1

分析 （1）反應①為二氧化硫與單質(zhì)碘反應生成HI和硫酸；反應中S元素的化合價升高；
（2）二氧化硫和水、碘單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應生成硫酸、氫碘酸，碘化氫分解生成碘和氫氣；
（3）①Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液反應生成CuFe₂O₄和KNO₃；
②依據(jù)溶度積常數(shù)計算氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀完全的溶液PH分析判斷；
③流程中是過濾得到的濾渣經(jīng)過洗滌干燥進行灼燒；
④攪拌Ⅰ的目的是將鐵離子轉(zhuǎn)化成CuFe₂O₄，可以利用KSCN溶液檢驗鐵離子，而判斷鐵有沒有全部轉(zhuǎn)化為樣品，據(jù)此答題．

解答 解：（1）反應①為二氧化硫與單質(zhì)碘反應生成HI和硫酸，其反應的方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄；反應中I元素的化合價降低，則I₂被還原作氧化劑，體現(xiàn)氧化性；
故答案為：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄；氧化；
（2）二氧化硫和水、碘單質(zhì)發(fā)生本生反應生成硫酸、氫碘酸，碘化氫分解生成碘和氫氣，所以該反應釋放的能源氣體為氫氣；
故答案為：H₂；
（4）①Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液反應生成CuFe₂O₄和KNO₃，其反應的方程式為：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O；
故答案為：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O；
②攪拌Ⅰ所得溶液中Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂的物質(zhì)的量濃度分別為2.6mol•L^-1、1.3mol•L^-1．沉淀完全的離子濃度小于10^-5mol/L
已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{2.6×10{\;}^{-39}}{10{\;}^{-5}}}$=6.4×10^-12mol/L，c（H⁺）=1.6×10^-3mol/L，PH=3-lg1.6≈2.8，圖象中鐵離子沉淀完全的PH錯誤，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，溶液中氫氧根離子濃度c（OH^-）=$\sqrt{\frac{2.2×10{\;}^{-20}}{10{\;}^{-5}}}$=4.7×10^-8mol/L，c（H⁺）=$\frac{10{\;}^{-14}}{4.7×10{\;}^{-8}}$=2.1×10^-7mol/L，PH≈6.7，圖象A符合，
故答案為：A；
③流程中是過濾得到的濾渣經(jīng)過洗滌干燥進行灼燒，操作Ⅲ為洗滌、干燥，
故答案為：洗滌、干燥；
④攪拌Ⅰ的目的是將鐵離子轉(zhuǎn)化成CuFe₂O₄，可以利用KSCN溶液檢驗鐵離子，而判斷鐵有沒有全部轉(zhuǎn)化為樣品，設計實驗為取濾液（攪拌反應后的溶液）少量于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，說明鐵沒有全部轉(zhuǎn)化為樣品，
故答案為：取濾液（攪拌反應后的溶液）少量于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法分析、溶度積常數(shù)的計算分析判斷、弱電解質(zhì)電離分析應用，注意反應過程中原子守恒的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．