Question

銅、鐵都是變價元素，它們都能形成多種化合物，如氧化物、硫化物、鹵化物、配合物，還有含氧酸鹽等等．現(xiàn)代工業(yè)煉銅主要以黃銅礦為原料．某黃銅礦的主要成分X是由Cu、Fe、S三種元素組成的復(fù)鹽，其中Cu、Fe兩種元素的質(zhì)量比為8：7，X的摩爾質(zhì)量為368g?mol^-1．取一定質(zhì)量的X粉末溶于足量濃硝酸（假設(shè)還原產(chǎn)物只有NO₂），將反應(yīng)后的溶液加水稀釋至1L，再將稀釋后的溶液分成兩等份：向其中一份加入足量稀NaOH溶液，攪拌，過濾、洗滌、灼燒，得粉末4.8g；向另一份溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，得沉淀13.98g．
（1）X的化學(xué)式

 

．下列物質(zhì)中屬于復(fù)鹽的是

 

A．Na₃AlF₆                B．KAl（SO₄）₂?12H₂O
C．Ca（NO₃）Cl              D．（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O
（2）X溶于濃硝酸的離子方程式

 

（3）以黃銅礦為原料，采用火法煉銅所得粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，要得到高純銅，需進(jìn)行電解精煉．上述粗銅電解精煉時陽極發(fā)生的電極反應(yīng)有

 

．
（4）混合溶液中的Cu²⁺和Fe³⁺可以采用紙層析法分離．氨熏顯色時，Cu²⁺與足量氨水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

（5）CuCl₂易溶于水，也易溶于一些有機(jī)溶劑，如乙醇或丙酮，說明CuCl₂具有較強(qiáng)的共價性．研究表明，無水CuCl₂為無限長鏈的聚合物結(jié)構(gòu)．每個Cu原子處于4個Cl原子形成的正方形的中心．畫出它的長鏈結(jié)構(gòu)片段（含3個Cu原子的片段）

 

（6）紅磚含有氧化鐵，青磚含有氧化亞鐵或四氧化三鐵．瓷器外面都有一層釉，隨著鐵元素含量的增加，釉的顏色加深．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某種青瓷釉中含有四氧化三鐵

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：復(fù)雜化學(xué)式的確定,電解原理,含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：計(jì)算題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)題干信息結(jié)合質(zhì)量守恒定律計(jì)算出X中Fe、Cu、S的物質(zhì)的量之比，再根據(jù)X的摩爾質(zhì)量確定其化學(xué)式；根據(jù)復(fù)鹽的概念及組成特點(diǎn)進(jìn)行判斷；
（2）X的化學(xué)式為Cu₂Fe₂S₄，溶于濃硝酸后反應(yīng)生成鐵離子、銅離子、硫酸根離子和二氧化氮?dú)怏w，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）鐵活潑性大于銅，Ag、Au的活潑性小于銅，電解過程中鐵優(yōu)先放電生成亞鐵離子，然后銅失去電子生成鐵離子，而Ag、Au不發(fā)生反應(yīng)；
（4）銅離子與過量的氨水反應(yīng)生成可溶性的Cu（NH₃）₄²⁺；
（5）根據(jù)“每個Cu原子處于4個Cl原子形成的正方形的中心”畫出滿足條件的含3個Cu原子的片段；
（6）四氧化三鐵中含有鐵離子和亞鐵離子，分別根據(jù)具有鐵離子和亞鐵離子的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明青瓷釉中含有四氧化三鐵．

解答： 解：（1）Cu、Fe兩種元素的質(zhì)量比為8：7，則X中：n（Cu）：n（Fe）=

8

64

：

7

56

=1：1，設(shè)每等份溶液中含有銅離子、鐵離子的物質(zhì)的量為x，向其中一份加入足量稀NaOH溶液，攪拌，過濾、洗滌、灼燒，得粉末4.8g，4.8g為氧化鐵、氧化銅的混合物，根據(jù)質(zhì)量守恒可得：80x+

1

2

x×160=4.8，解得x=0.03mol，即n（Cu）=n（Fe）=0.03mol；
向另一份溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，得沉淀13.98g，沉淀為硫酸鋇，根據(jù)質(zhì)量守恒，則n（S）=n（BaSO₄）=

13.98g

233g/mol

=0.06mol，
該黃銅礦中Cu、Fe、S的物質(zhì)的量之比為：0.03mol：0.03mol：0.06mol=1：1：2，最簡式為：CuFeS₂，設(shè)X的化學(xué)式為：（CuFeS₂）_n，則（64+56+32×2）×n=368，解得：n=2，故X的化學(xué)式為Cu₂Fe₂S₄；
A．復(fù)鹽可以電離出兩種金屬離子（包括銨根離子），冰晶石電離出的是鈉離子和六氟合鋁酸根離子，化學(xué)式[AlF₆]^3-，帶三個負(fù)電荷，不符合復(fù)鹽的特點(diǎn)，故A錯誤；
B．KAl（SO₄）₂?12H₂O溶于水電離出鉀離子和鋁離子，所以明礬為復(fù)鹽，故B正確；
C．Ca（NO₃）Cl溶于水電離出的陽離子只有鈣離子，不滿足復(fù)鹽的特點(diǎn)，故C錯誤；
D．（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O溶于水能夠電離出銨根離子和鐵離子，滿足復(fù)鹽的特點(diǎn)，故D正確；
故答案為：Cu₂Fe₂S₄或 Cu₂S?Fe₂S₃；BD；
（2）根據(jù)計(jì)算可知，X的化學(xué)式為：Cu₂Fe₂S₄，Cu₂Fe₂S₄與濃硝酸反應(yīng)生成鐵離子、銅離子、硫酸根離子、二氧化氮?dú)怏w和水，反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂Fe₂S₄+36H⁺+34NO₃^-=2Cu²⁺+2Fe³⁺+4SO₄^2-+34NO₂↑+18H₂O，
故答案為：Cu₂Fe₂S₄+36H⁺+34NO₃^-=2Cu²⁺+2Fe³⁺+4SO₄^2-+34NO₂↑+18H₂O；
（3）雜質(zhì)鐵優(yōu)先放電生成亞鐵離子：Fe-2e^-=Fe²⁺，然后銅放電生成銅離子：Cu-2e^-=Cu²⁺，而Ag、Au的活潑性小于銅，電解過程中不放電，沉淀下來變成電解泥，
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺；
（4）Cu²⁺與少量氨水反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，當(dāng)氨水過量時，氫氧化銅沉淀溶解，所以銅離子與過量氨水反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+4NH₃?H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，
故答案為：Cu²⁺+4NH₃?H₂O=Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O；
（5）CuCl₂具有較強(qiáng)的共價性，無水CuCl₂為無限長鏈的聚合物結(jié)構(gòu)，每個Cu原子處于4個Cl原子形成的正方形的中心，則它的長鏈結(jié)構(gòu)片段（含3個Cu原子的片段）為：，故答案為：；

（6）驗(yàn)證某種青瓷釉中含有四氧化三鐵，可以分別檢驗(yàn)亞鐵離子和鐵離子即可，方法為：取少量青瓷釉樣品于研缽研碎，轉(zhuǎn)移到小燒杯，加入鹽酸溶解，靜置；取兩份上層清液于試管，一份中加入KSCN溶液，出現(xiàn)紅色，說明有Fe³⁺；另一份加入酸性KMnO₄溶液，紫紅色褪去，說明含有Fe²⁺，
故答案為：取少量青瓷釉樣品于研缽研碎，轉(zhuǎn)移到小燒杯，加入鹽酸溶解，靜置；取兩份上層清液于試管，一份中加入KSCN溶液，出現(xiàn)紅色，說明有Fe³⁺；另一份加入酸性KMnO₄溶液，紫紅色褪去，說明含有Fe²⁺．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、復(fù)雜化學(xué)式的確定、電解原理、離子方程式書寫等知識，題目難度較大，試題涉及的知識點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對所學(xué)知識的正確情況，（1）為難點(diǎn)，注意明確復(fù)雜化學(xué)式的確定方法．