Question

18．CuFeS₂（硫元素-2價，鐵元素+2價）是工業(yè)煉銅的主要原料，已知黃銅礦在空氣中焙燒生成Cu、FeS和SO₂，F(xiàn)eS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑．H₂S是一種劇毒氣體．某科研小組設計以黃銅礦為原料制取單質(zhì)銅和氯化鐵晶體（FeCl₃•6H₂O的流程如圖

（1）已知焙燒發(fā)生的化學方程式為：CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu，則被還原的元素有銅和氧（名稱），當有標況下33.6LSO₂生成時，電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為9mol．
（2）在實驗室中，欲用30%的鹽酸配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸250mL，需要的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外，還需250mol容量瓶和膠頭滴管，在量取弄鹽酸和定容時分別仰視，對實驗結(jié)果造成誤差，依次分別是偏大、偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（3）氣體Ⅲ最好選用Cl₂氣體，若加入綠色氧化劑H₂0₂也可，對應的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）寫出實驗室制�、蟮姆磻�離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（5）操作B和過濾A中都用到一種相同的儀器，它在操作B中的作用是引流、攪拌．
（6）為得到比較純凈的FeCl₃•6H₂O，操作B需采取的措施是加熱過程中不斷滴加稀鹽酸．
（7）若通入的氣體Ⅲ的量不足，則最后制得的氯化鐵晶體不純凈，這是因為過濾A后得溶液含有雜質(zhì)Fe²⁺．請設計合理的實驗，驗證溶液中的成分，并判斷通入氣體Ⅲ的量是否不足滴加酸性KMnO₄溶液，如溶液褪色說明溶液里含有Fe²⁺，通入的氯氣師不足，不褪色說明通入的氯氣是過量的（供選擇的試劑：酸性KMnO₄溶液、KSCN溶液、氯水）．
（8）氣體Ⅰ和氯氣都能使品紅褪色，請你設計三種以上的實驗方案進行鑒別（試劑自選）．
方案一：觀察通入氣體的顏色；
方案二：將褪色的溶液加熱；
方案三：向褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應中得電子的元素化合價降低被還原，在CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu中化合價降低的元素為銅和氧元素，硫元素的化合價變化時-2價升為+4價，每生成1molSO₂轉(zhuǎn)移6mol電子，可計算出生成標況下33.6LSO₂轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
（2）配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸250mL涉及計算、量取、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌定容等步驟，其中量取時需要量筒和膠頭滴管，溶解時需要燒杯和玻棒，轉(zhuǎn)移時需要250mL的容量瓶和玻棒，量取濃鹽酸時仰視時液面高于刻度線，所量濃鹽酸偏多，產(chǎn)生的誤差偏大，定容時仰視，液面高于刻度線，加水偏多，溶液的濃度偏低；
（3）由工藝流程可知，濾液里含有FeCl₂，產(chǎn)品為FeCl₃•H₂O，故通入的氣體是為了氧化Fe²⁺，同時不引入雜質(zhì)，就選氯氣最好，若加入綠色氧化劑H₂0₂也能氧化Fe²⁺，其還原產(chǎn)物為水，發(fā)生反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）氣體Ⅲ選用的是氯氣，實驗室利用二氧化錳和濃鹽酸混合加熱制得，發(fā)生反應的化學方程式為MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，通過改寫可得相應的離子反應方程式；
（5）過濾操作需要的儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒，蒸發(fā)結(jié)晶需要蒸發(fā)皿、玻璃棒，都用到玻璃棒，所起的作用不一樣；
（6）溶液里的Fe³⁺易水解，且加熱會促進水解，為得到純凈的FeCl₃•6H₂O，加熱過程中需要不斷滴加稀鹽酸；
（7）通入氯氣的目的是氧化Fe²⁺，如果氯氣量不足，會有少量Fe²⁺未氧化，故只要通過證明溶液里是否含有Fe²⁺來證明氯氣的量是否不足，可滴加酸性KMnO₄溶液看是否褪色來判斷；
（8）SO₂和和氯氣都能使品紅褪色，SO₂是與品紅結(jié)合成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，加熱后仍為紅色，氯氣是利用與水作用生成的HClO的強氧化性使品紅褪色，不能再恢復，褪色后的溶解里有Cl^-，故可通過下列三種方法鑒別使品紅褪色的氣體是SO₂還是氯氣，方案一可觀察通入氣體是否無色，原因是SO₂無色的，氯氣是黃氯色的；方案二可將褪色后的溶液加熱看是否恢復紅色，能恢復通入的是SO₂；方案三可滴加AgNO₃溶液看是否有白色沉淀生成，原因是通氯氣后溶液里有Cl^-，會有AgCl生成；

解答 解：（1）反應CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu中銅和氧元素的化合價降低被還原，每生成1molSO₂轉(zhuǎn)移6mol電子，標況下33.6LSO₂$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.5mol×6=9mol，故答案為：銅和氧；9mol；
（2）配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸250mL，量取時需要量筒和膠頭滴管，溶解時需要燒杯和玻棒，轉(zhuǎn)移時需要250mL的容量瓶和玻棒，除燒杯、量筒、玻璃棒外，還需250mL的容量瓶和膠頭滴管，量取濃鹽酸時仰視時液面高于刻度線，溶液的濃度偏大，定容時仰視，液面高于刻度線，溶液的濃度偏低，故答案為：250mL的容量瓶和玻棒；偏高、偏低；
（3）通入氣體的目的是為了氧化Fe²⁺，同時不引入新雜質(zhì)，選擇氯氣最好，加入綠色氧化劑H₂0₂也能達到目的，發(fā)生反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：Cl₂；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）實驗室利用二氧化錳和濃鹽酸混合加熱制得，發(fā)生反應的離子反應方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（5）過濾操作需要的儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒，其中玻璃棒的作用是引流，操作B為蒸發(fā)結(jié)晶，所需儀器為蒸發(fā)皿、玻璃棒，玻璃棒的作用為攪拌，故答案為：引流、攪拌；
（6）Fe3+溶液里易水解，為得到得到純凈的FeCl₃•6H₂O，加熱過程中需要不斷滴加稀鹽酸，故答案為：在加熱過程中，就不斷滴加濃鹽酸抑制Fe³⁺的水解；
（7）Fe²⁺的氧化是通入氯氣，如果氯氣量不足，會有少量Fe²⁺未氧化，濾液里就會含有少量Fe²⁺，可通過滴加酸性KMnO₄溶液看是否褪色來判斷濾液里是否有Fe²⁺，證明通入的氯氣是否過量，故答案為：Fe²⁺；滴加酸性高錳酸鉀溶液，如果褪色說明溶液里仍有，通入氯氣量不足，如果不褪色可證明通入氯氣過量；
（8）SO₂和和氯氣都能使品紅褪色，SO₂是與品紅結(jié)合成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，加熱后仍為紅色，氯氣是利用與水作用生成的HClO強氧化性使品紅褪色，不能再恢復，褪色后的溶解里有Cl^-，故可通過下列三種方法鑒別使品紅褪色的氣體是SO₂還是氯氣，方案一觀察通入氣體的顏色，無色的是SO₂，黃氯色的是氯氣；方案二將褪色后的溶液加熱，恢復紅色的是SO₂，仍為無色的是氯氣，案三褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液有白色沉淀生成通入的是氯氣，原因是通氯氣后溶液里有Cl^-，會生成AgCl沉淀，故答案為：觀察通入氣體的顏色；將褪色后的溶液加熱；向褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液．

點評 考查氧化還原反應的分析及電子轉(zhuǎn)移，配制一定物質(zhì)的量濃度的基本操作及誤差分析，離子的檢驗與混合物的分離提純，考查范圍廣，中等難度，錯誤率較高．