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黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜,冶炼过程中需要空气和硅石,硅石主要用于形成炉渣,其反应的总方程式为:
2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2
请回答下列问题:
(1)若CuFeS2中Cu的化合价为+2,则反应中被还原的元素是______(填元素符号).
(2)黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等,请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题:
仅限选择的试剂有:
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO4溶液、KSCN溶液.
①应选用试剂为______.
②有关的实验现象为______.
(3)最近我国发现,以黄铜矿为原料在沸腾炉中和空气反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶得到CuSO4?5H2O,生产成本降低了许多.实验结果如下表:
沸腾炉温度/℃560580600620640660
生成物中含水溶性铜化合物的百分含量/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23
生成物中含酸溶性铜化合物的百分含量/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19
则①实际生产过程中的沸腾炉温度为 600~620℃,控制温度的方法是______.
②温度高于600℃生成物中水溶性铜化合物百分含量下降的原因是______.
(4)另据报道,有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌,在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,试写出该反应的化学方程式:______.

解:(1)若CuFeS2中Cu的化合价为+2,则Fe为+2价,S为-2价,反应中Cu和O元素化合价降低,被还原,故答案为:Cu、O;
(2)①验证炉渣中含有+2价的铁,应先加入稀硫酸溶解,生成亚铁离子,具有还原性,可与高锰酸钾发生氧化还原反应,酸化时不能加入盐酸,否则与高锰酸钾发生氧化还原反应,也不能直接加入硝酸,否则生成铁离子,不能检验,
故答案为:稀硫酸、KMnO4溶液;
②稀硫酸浸取炉渣所得溶液含有亚铁离子,与高锰酸钾发生氧化还原反应而使高锰酸钾褪色,
故答案为:稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色;
(3)①CuFeS2与O2反应放热,可通过控制加入CuFeS2的速度调节温度,
故答案为:控制加入CuFeS2的速度(原因:CuFeS2与O2反应放热);
②水溶性铜化合物为CuSO4?5H2O,酸溶性铜化合物为CuO,温度较高时,CuSO4?5H2O可分解生成CuO,则在600℃以上时水溶性铜化合物含量减少,
故答案为:生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物;
(4)在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,则应有硫酸参加反应,且生成硫酸铜,硫酸铁和水,
反应的方程式为4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O,
故答案为:4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O.
分析:(1)若CuFeS2中Cu的化合价为+2,则Fe为+2价,S为-2价,反应中Cu和O元素化合价降低,S元素化合价升高;
(2)验证炉渣中含有+2价的铁,应先加入稀硫酸溶解,生成亚铁离子,具有还原性,可与高锰酸钾发生氧化还原反应;
(3)水溶性铜化合物为CuSO4?5H2O,酸溶性铜化合物为CuO,温度较高时,CuSO4?5H2O可分解生成CuO,CuFeS2与O2反应放热,可通过控制加入CuFeS2的速度调节温度;
(4)根据反应物和生成物结合质量守恒定律书写反应的化学方程式.
点评:本题考查考查较为综合,涉及物质的制备、检验和性质实验设计等问题,侧重于考查学生综合运用化学知识的能力,为高考常见题型,难度中等.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜,冶炼过程中需要空气和硅石,硅石主要用于形成炉渣,其反应的总方程式为:
2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2
请回答下列问题:
(1)若CuFeS2中Cu的化合价为+2,则反应中被还原的元素是
Cu、O
Cu、O
(填元素符号).
(2)黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等,请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题:
仅限选择的试剂有:
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO4溶液、KSCN溶液.
①应选用试剂为
稀硫酸、KMnO4溶液
稀硫酸、KMnO4溶液

②有关的实验现象为
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色
稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色

(3)最近我国发现,以黄铜矿为原料在沸腾炉中和空气反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶得到CuSO4?5H2O,生产成本降低了许多.实验结果如下表:
沸腾炉温度/℃ 560 580 600 620 640 660
生成物中含水溶性铜化合物的百分含量/% 90.12 91.24 93.50 92.38 89.96 84.23
生成物中含酸溶性铜化合物的百分含量/% 92.00 93.60 97.08 97.82 98.16 98.19
则①实际生产过程中的沸腾炉温度为 600~620℃,控制温度的方法是
控制加入CuFeS2的速度(原因:CuFeS2与O2反应放热)
控制加入CuFeS2的速度(原因:CuFeS2与O2反应放热)

②温度高于600℃生成物中水溶性铜化合物百分含量下降的原因是
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物
生成的CuSO4发生了分解生成酸溶性铜化合物

(4)另据报道,有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌,在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐,试写出该反应的化学方程式:
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:

黄铜矿CuFeS2可用于冶炼铜,冶炼原理为:2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2
(1)黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中主要含Fe2O3、FeSiO3、SiO2、Al2O3等,请完成以下验证炉渣中含有+2价的铁的探究过程中的有关问题:
仅限选择的试剂有:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水
①应选用试剂为
 

②有关的实验现象为
 

(2)据报道,有一种叫Thibacillus  Ferroxidans的细菌在氧气存在下,酸性溶液中,将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐:4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO43+2H2O.利用反应后的溶液,按如图所示流程可制备胆矾(CuSO4?5H2O):
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①操作a的名称是
 
,操作b的操作方法是
 

②检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是
 
,证明Fe3+已被除尽的现象是
 

③在实验室中,设计两个原理不同的方案,从溶液B中提炼金属铜(要求:一种方案只用一个反应来完成).写出两种方案的化学方程式:
方案一:
 

方案二:
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

我国计划用8年时间对5·12四川汶川大地震进行灾后重建,重建需要大量钢材和金属合金材料。下列说法正确的是(  )

A.铁和钢材的主要化学成分相同,性质也相同

B.硬铝(Al­Cu­Mg­Mn­Si合金)可用于制造耐高温门窗

C.黄铜矿(CuFeS2)可冶炼出Cu、Fe,同时可制取硫酸

D.铁矿石是一种可再生资源,没有必要进行开采限制

 

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年高三上学期化学一轮复习《从矿物到基础材料》专题综合测试(苏教版) 题型:选择题

我国计划用8年时间对5·12四川汶川大地震进行灾后重建,重建需要大量钢材和金属合金材料。下列说法正确的是(  )

A.铁和钢材的主要化学成分相同,性质也相同

B.硬铝(Al­Cu­Mg­Mn­Si合金)可用于制造耐高温门窗

C.黄铜矿(CuFeS2)可冶炼出Cu、Fe,同时可制取硫酸

D.铁矿石是一种可再生资源,没有必要进行开采限制

 

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