Question

（10分）工业上综合利用黄铜矿（CuFeS₂）制备净水剂高铁酸钠（Na₂FeO₄）、铜及其化合物的工业流程如下图所示：

（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂。若中CuFeS₂铁元素的化合价为+2，1molCuFeS₂参与反应转移电子的物质的量为_______ mol。

（2）利用炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）制备高铁酸钠的方法为：

①用稀盐酸浸取炉渣，过滤；

②向滤液中加入足量H₂O₂溶液，再加入足量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、于燥得Fe（0H）₃；

③Fe（OH）₃与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。

a．写出制取高铁酸钠的化学方程式：______________________；

b．验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为________________________。

（3）制备纳米氧化亚铜（Cu₂O）时用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质，电解反应为2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑。铜棒上发生的电极反应式为_________________________________________。（5）直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。用NaOH溶液吸收SO₂的过程中，pH随n（SO₃^2－）：n（HSO₃^－）变化关系如下表：

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

当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为是________________。

 

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】

试题分析:（1）CuFeS₂铁元素的化合价为+2，则S元素的化合价为－2价。在反应中铁元素的化合价部分从＋2价升高到＋3价，失去1个电子。S元素的化合价从－2价升高到＋4价，失去6个电子。铜元素的化合价从＋2价降低到0价，氧元素的化合价从0价降低到－2价。因此8molCuFeS₂处于反应共转移电子的物质的量＝8mol×2＋21mol×4＝100mol，则1molCuFeS₂参与反应转移电子的物质的量为＝12.5mol。

（2）a、Fe（OH）₃与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。在反应中铁元素的化合价从＋3价升高到＋6价，失去3个电子。氯元素的化合价从＋1价降低到－1价，得到2个电子。因此根据电子得失守恒可知，还原剂Fe（OH）₃与氧化剂NaClO的物质的量之比＝2:3，则反应的化学方程式为2Fe（OH）₃＋3NaClO＋4NaOH＝2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O。

b、FeO中铁元素的化合价为＋2价，具有还原性。因此要验证炉渣中含有FeO，则可以用硫酸酸酸化的高锰酸钾溶液，实验现象是溶液褪色，因此需要的试剂是稀硫酸、高锰酸钾。

（3）根据总的方程式可知，在反应中铜元素的化合价升高，因此铜与电源的正极相连，作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为2Cu－2e^－＋H₂O＝Cu₂O＋2H^＋。

（4）根据表中数据可知，随着n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）的减小，溶液的酸性逐渐增强。所以当溶液显中性时n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）＜1:1，则溶液中离子浓度大小顺序是c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－） ＞c（OH^－）＝c（H^＋）。

考点：考查氧化还原反应计算、配平、亚铁离子的检验、电极反应式的书写以及溶液中离子浓度大小比较