Question

4．Al、Fe、Cu、S都是中學化學常見元素．某混合物由Al₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄組成，將該混合物進行如圖1處理：

①濾渣A的化學成分為Cu（填化學式），則上述過程中，含“銅”物質發(fā)生反應的離子方程式為Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
②濾液A中有無Fe³⁺？無（填“有”或“無”），驗證方法是取少許濾液A放于小試管中，向其中滴加幾滴 KSCN溶液，溶液不變?yōu)榧t色（所述驗證方法需與前一空的結論一致）
③向濾液A中加入過量NaOH溶液時Al³⁺發(fā)生反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（1）CuFeS₂中Fe的化合價為+2價，CuFeS₂與氧氣反應可得產物Cu₂S、FeS和SO₂，則該反應的氧化產物為SO₂（填化學式）．
（2）SO₂的排放會造成大氣污染，可設計如圖2所示裝置用SO₂生產硫酸．寫出SO₂的電極反應方程式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，也可用NaOH溶液吸收SO₂，所得NaHSO₃溶液pH＜7，則該溶液中存在離子的物質的量濃度由大到小的順序是C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）Cu₂O與酸反應生成Cu和Cu²⁺，Al₂O₃與酸反應生成Al³⁺，Fe₃O₄與酸反應生成Fe²⁺、Fe³⁺，Fe³⁺與Cu反應生成Fe²⁺，則濾液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，濾渣A中含Cu，檢驗鐵離子用硫氰酸鉀溶液；
（2）CuFeS₂中Cu為+2價，S為-2價，則由化合物中元素的化合價代數和為0可知Fe為+2價，CuFeS₂與氧氣反應可得產物Cu₂S、FeS和SO₂氣體，S元素的化合價升高；
（3）通入SO₂和過量的空氣，SO₂幾乎被完全吸收，生成硫酸，在負極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子，

解答 解：（1）Cu₂O與酸反應生成Cu和Cu²⁺，Al₂O₃與酸反應生成Al³⁺，Fe₃O₄與酸反應生成Fe²⁺、Fe³⁺，Fe³⁺與Cu反應生成Fe²⁺，則濾液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，濾渣A中含Cu；
①由上述分析可知，濾渣A的化學成分為Cu，則上述過程中，含“銅”物質發(fā)生反應的離子方程式為Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案為：Cu；Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
②Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺中Cu過量，則濾液中不含Fe³⁺，檢驗方法為取少量濾液A加KSCN溶液，無現象，
故答案為：無；取少許濾液A放于小試管中，向其中滴加幾滴 KSCN溶液，溶液不變?yōu)榧t色；
③向濾液A中加入過量NaOH溶液時，Al³⁺發(fā)生反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）CuFeS₂中Cu為+2價，S為-2價，則由化合物中元素的化合價代數和為0可知Fe為0-（-2）×2-（+2）=+2價，CuFeS₂與氧氣反應可得產物Cu₂S、FeS和SO₂氣體，S元素的化合價升高，該反應的氧化產物為SO₂，
故答案為：+2；SO₂；
（3）通入SO₂和過量的空氣，SO₂幾乎被完全吸收，生成硫酸，化學反應為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，在負極上二氧化硫失電子反應生成硫酸根離子，電極反應式為SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，用NaOH溶液吸收SO₂，所得NaHSO₃溶液pH＜7，溶液顯酸性，說明亞硫酸根離子電離大于其水解，則該溶液中存在離子的物質的量濃度由大到小的順序是C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）；
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）；

點評 本題考查分離提純的綜合應用及金屬化合物的性質，為高頻考點，把握物質的性質、流程中的反應、原電池原理等為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度中等．