Question

5．工業(yè)上接觸法制硫酸過程中，在沸騰爐中煅燒硫鐵礦 （主要成分為FeS₂）的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +8SO₂，請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知S為-1價(jià)，則被氧化的元素是鐵元素和硫元素． 
（2）若煅燒1.0t的硫鐵礦（雜質(zhì)含量為30%，雜質(zhì)中不含硫元素），且FeS₂的轉(zhuǎn)化率為90%，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成的SO₂體積為321m³． 
（3）若硫鐵礦煅燒不充分，則爐渣中混有+2價(jià)的鐵元素，試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明之．簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作和有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象． （供選擇的試劑：稀硫酸、KMnO₄溶液、品紅溶液、NaOH溶液等）
（4）爐渣經(jīng)提純可制得FeCl₃，電子工業(yè)需要用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅制造印刷電板．
①請(qǐng)寫出FeCl₃溶液與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．
②檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液中存在Fe³⁺的試劑可用KSCN溶液．
③欲從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl₃溶液，下列試劑中，需要用到的一組是（填字母）A．
 ①蒸餾水 ②鐵粉 ③濃硝酸 ④稀 鹽酸 ⑤濃氨水 ⑥氯水
A．①②④⑥B．①③④⑥C．②④⑤D．①④⑥

Answer 1

分析 （1）S為-1價(jià)，則鐵為+2價(jià)，該反應(yīng)中硫元素和鐵元素的化合價(jià)都升高，在反應(yīng)中被氧化；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式結(jié)合題中數(shù)據(jù)計(jì)算出生成的二氧化硫的體積；
（3）檢驗(yàn)亞鐵離子，通常使用酸性高錳酸鉀溶液，需要用稀硫酸溶解樣品，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；
（4）①銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵；
②檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液變紅說明Fe³⁺存在；
③根據(jù)先用過量鐵粉將鐵離子轉(zhuǎn)化成銅單質(zhì)，然后加入鹽酸消耗掉過量的鐵粉，再加入氯水將亞鐵離子還原成鐵離子，據(jù)此選擇使用的試劑．

解答 解：（1）反應(yīng)4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +8SO₂中，F(xiàn)eS₂的S元素為-1價(jià)，則鐵元素為+2價(jià)，反應(yīng)后生成+3價(jià)的氧化鐵和+4價(jià)的S，則鐵元素和硫元素在反應(yīng)中都被氧化，
故答案為：鐵元素和硫元素；
（2）若煅燒1.0t的硫鐵礦（雜質(zhì)含量為30%，雜質(zhì)中不含硫元素），且FeS₂的轉(zhuǎn)化率為90%，則
       4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +8SO₂，
       352g                  8×22.4L
1×10⁶g×（1-30%）×90%        V（SO₂）
則：V（SO₂）=$\frac{22.4L×8×1×1{0}^{6}g×（1-30%）×90%}{352g}$=3.21×10⁵L=321m³，
故答案為：321；
（3）若硫鐵礦煅燒不充分，則爐渣中混有+2價(jià)的鐵元素，利用稀酸溶解后生成的亞鐵離子具有還原性，而KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液，
操作方法及現(xiàn)象為：取少量固體溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，觀察到溶液使KMnO₄溶液褪色，則證明爐渣中混有+2價(jià)的鐵元素，
答：取少量固體溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，觀察到溶液使KMnO₄溶液褪色，則證明爐渣中混有+2價(jià)的鐵元素；
（4）①銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵，反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，
故答案為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂；
②檢驗(yàn)溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，取少量溶液與試管中，滴加KSCN溶液，溶液變紅說明Fe³⁺存在，
故答案為：KSCN溶液；
③腐蝕廢液中含有氯化銅、氯化亞鐵以及氯化鐵，加入過量的鐵可以和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，和氯化銅反應(yīng)生成金屬銅和氯化亞鐵，即Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，過濾，所得的濾液是氯化亞鐵，濾渣是金屬銅和過量的鐵，銅不能鹽酸反應(yīng)，而金屬鐵可以，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，向?yàn)V渣中加入足量的鹽酸可以將銅分離，再過濾，得到的濾液是氯化亞鐵，氯氣具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后向?yàn)V液中通入氯氣即可，則選用的試劑有：①蒸餾水、②鐵粉、④稀鹽酸、⑥氯水，
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及化學(xué)方程式書寫、化學(xué)方程式計(jì)算、性質(zhì)方案設(shè)計(jì)、氧化還原反應(yīng)判斷、常見離子檢驗(yàn)方法知識(shí)，明確常見物質(zhì)性質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>