Question

1．一种以黄铜矿和硫磺为原料制取钢和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高．其主要流程如图1：

已知：“反应Ⅱ”的离子方程式为Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S
回答下列问题：
（1）铁红的化学式为Fe₂O₃；
（2）“反应Ⅱ”的还原剂是CuS（填化学式）；
（3）除CuS外“反应Ⅰ”的产物还有FeS₂（填化学式）；
（4）“反应Ⅲ”的离子方程式为4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（5）某同学设想利用电化学原理实现以CuSO₄、SO₂为原料制备Cu和H₂SO₄，并吸收炼铁过程中产生的CO尾气，实现资源与能源的综合利用．该同学据此组装出的装置如图2所示：闭合该装置中的K，A池中通入SO₂的Pt电极的电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，B池中生成的气体X的电子式为，若在C池中生成64gCu，则整个装置中共生成H₂SO₄2mol．

Answer 1

分析 黄铜矿与S在高温下煅烧，使其转变为FeS₂、CuS，流程中反应Ⅰ的化学化方程为CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeS₂+CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 发生反应Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，过滤得到滤液中通入空气发生反应4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，结晶分离得到硫酸铜晶体，加入铁还原溶液得到铜；滤渣分离得到FeS和S，FeS₂通入空气灼烧得到氧化铁和二氧化硫，氧化铁炼钢，二氧化硫制备硫酸．
（1）铁红是氧化铁的俗称；
（2）在氧化还原反应中失去电子，化合价升高的反应物为还原剂；
（3）黄铜矿分解生成的Fe、Cu均为+2价，据此可判断反应Ⅰ的产物；
（4）反应Ⅲ中生成铜离子，据此书写离子反应方程式；
（5）A池中二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，B池中一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，若在C池中生成64gCu，根据得失电子守恒计算．

解答 解：（1）铁红的成分是氧化铁，常用作红色油漆和涂料，其化学式为：Fe₂O₃，
故答案为：Fe₂O₃；
（2）黄铜矿与S在高温下煅烧，使其转变为FeS₂、CuS，流程中反应Ⅰ的化学化方程为CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeS₂+CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液，反应Ⅱ的离子方程式为Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S，CuCl₂^-中氯离子的化合价为-1价，2个氯离子为-2价，则铜元素的化合价为+1价；反应中化合价变化为：CuS中的硫升高（-2→0），铜降低（+2→+1），CuS中的硫失去电子被氧化，则CuS为还原剂，
故答案为：CuS；
（3）反应Ⅱ的离子方程式为Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S，结合流程可知，黄铜矿分解生成的Fe、Cu均为+2价，反应Ⅰ的化学化方程为CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeS₂+CuS，则反应I的产物为：FeS₂、CuS，
故答案为：FeS₂；
（4）反应Ⅲ中生成铜离子，则离子反应为4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，
故答案为：4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（5）A池中二氧化硫在阳极放电，失去电子生成硫酸根离子，电极反应式：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，B池中一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为：，若在C池中生成64gCu，为1mol铜，铜离子得到电子被还原成单质铜，电极反应式：Cu²⁺+2e^-=Cu，将上述两电极的电极反应式得：SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu，生成2molH₂SO₄，

故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；；2．

点评 本题以实际化工生产“黄铜矿的综合利用”为背景，考查了元素化合物知识，离子方程式和化学方程式的书写及有关计算，题目更注重考查学生利用化学原理来解决实际问题的能力，注意电解反应原理以及离子方程式的书写，题目难度中等．