Question

20．工業(yè)上煅燒黃銅礦（CuFeS₂）冶煉銅并得到堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]等其他重要化合物，主要流程如下（部分反應(yīng)物和產(chǎn)物未標(biāo)出）：

已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂
（1）溶液B是H₂SO₄；X是Fe．
（2）某同學(xué)取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不變紅，說(shuō)明溶液C中不含F(xiàn)e³⁺，其原因是氧化鐵溶解后的鐵鹽溶液具有氧化性，能氧化銅，生成的鐵離子全部被銅還原為亞鐵離子，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，（用簡(jiǎn)單的文字和離子方程式說(shuō)明）：再向該溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液變紅色．則滴入H₂O₂溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）在溶液D與NaNO₂的反應(yīng)中，常采用同時(shí)通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中均作氧化劑，如參加反應(yīng)的O₂有11.2L（標(biāo)況），則相當(dāng)于節(jié)約NaNO₂物質(zhì)的量為2mol．
（4）該法得到的金屬銅中常含有金、銀、鐵、鎳等金屬雜質(zhì)，常用電解精煉的方法得到純銅，請(qǐng)?jiān)谟疫吙騼?nèi)畫(huà)出其原理裝置示意圖．

（5）[Fe（OH）SO₄]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，它溶于水后產(chǎn)生的Fe（OH）²⁺ 離子，可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合離子．該水解反應(yīng)的離子方程式為2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂ ，固體A為Cu和2Fe₂O₃，加入硫酸溶解后過(guò)濾分離出Cu，濾液C為硫酸鐵溶液和鐵離子溶解的部分銅寫(xiě)出的銅鹽，加入X為鐵粉，用來(lái)還原鐵離子和銅離子，得到溶液D為氯化亞鐵溶液，加入亞硝酸鈉氧化亞鐵離子為鐵離子，經(jīng)過(guò)一系列操作制備得到堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]；
（1）上述分析可知B為硫酸，X為鐵；
（2）某同學(xué)取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不變紅，說(shuō)明溶液C中不含F(xiàn)e³⁺，原因是氧化鐵溶解后的鐵鹽溶液具有氧化性，能氧化銅，則生成的鐵離子全部被銅還原為亞鐵離子，再向該溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液變紅色，是利用過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，鐵離子結(jié)合硫氰酸根離子寫(xiě)出血紅色溶液；
（3）在溶液D與NaNO₂的反應(yīng)中，常采用同時(shí)通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑氧化亞鐵離子，結(jié)合氧氣做氧化劑和亞硝酸鈉做氧化劑時(shí)電子守恒計(jì)算相當(dāng)于NaNO₂物質(zhì)的量，所消耗氧氣得到的電子的物質(zhì)的量相當(dāng)于NaNO₂得到電子的物質(zhì)的量；
（4）電解精煉的方法得到純銅，粗銅做電解池的陽(yáng)極，精銅做陰極，含銅離子的電解質(zhì)做電解質(zhì)溶液，據(jù)此畫(huà)出裝置圖；
（5）根據(jù)反應(yīng)物和生成物判斷離子方程式．

解答 解：已知4CuFeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$4Cu+2Fe₂O₃+8SO₂ ，固體A為Cu和2Fe₂O₃，加入硫酸溶解后過(guò)濾分離出Cu，濾液C為硫酸鐵溶液和鐵離子溶解的部分銅寫(xiě)出的銅鹽，加入X為鐵粉，用來(lái)還原鐵離子和銅離子，得到溶液D為氯化亞鐵溶液，加入亞硝酸鈉氧化亞鐵離子為鐵離子，經(jīng)過(guò)一系列操作制備得到堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]；
（1）上述分析可知B為硫酸，X為鐵，化學(xué)式為H₂SO₄、Fe，
故答案為：H₂SO₄；Fe；
（2）某同學(xué)取溶液C滴入KSCN溶液，溶液不變紅，說(shuō)明溶液C中不含F(xiàn)e³⁺，原因是氧化鐵溶解后的鐵鹽溶液具有氧化性，能氧化銅，生成的鐵離子全部被銅還原為亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，再向該溶液中滴入H₂O₂溶液，溶液變紅色，是利用過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，鐵離子結(jié)合硫氰酸根離子寫(xiě)出血紅色溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：氧化鐵溶解后的鐵鹽溶液具有氧化性，能氧化銅，生成的鐵離子全部被銅還原為亞鐵離子，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe₃⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）在溶液D與NaNO₂的反應(yīng)中，常采用同時(shí)通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑，n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，則得到電子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被還原生成NO，化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，得到1mol電子，則需要2molNaNO₂，
故答案為：氧化劑；2；
（4）電解精煉的方法得到純銅，粗銅做電解池的陽(yáng)極，精銅做陰極，含銅離子的電解質(zhì)做電解質(zhì)溶液，據(jù)此畫(huà)出裝置圖為，
故答案為：；
（5）[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案為：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的實(shí)驗(yàn)工程分析，主要是離子性質(zhì)的分析判斷，氧化還原反應(yīng)離子方程式的書(shū)寫(xiě)和定量計(jì)算，電解池原理的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．