Question

7．鐵和銅是人類使用最早的金屬，鐵、銅及其化合物在工農業(yè)生產等許多領域中有著重要的作用．
（1）酸性條件下，硫酸亞鐵可將MnO₂還原為MnSO₄，該反應的離子方程式為2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．在熔融的KOH中，O₂可將Fe₂（SO₄）₃氧化為K₂ FeO₄，該反應的化學方程式為2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O．
（2）鐵及其化合物可用于消除環(huán)境污染．常溫下，用氧缺位鐵酸鋅ZnFe₂O_y可以消除NO_x污染，使NO_x轉變?yōu)镹₂，同時使ZnFe₂O_y轉變?yōu)閆nFe₂O₄．若2mol ZnFe₂O_y與足量NO₂反應可生成0.5mol N₂，則y=3．
（3）工業(yè)上常采用如圖所示電解裝置，利用鐵的化合物將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉化為可利用的硫．通電電解后通入H₂S時發(fā)生反應的離子方程式為2[Fe（CN）₆]^3一+2CO₃^2一+H₂S=2[Fe（CN）₆]^4-+2HCO₃^-+S↓．電解時，陽極的電極反應式為[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-．
（4）在銅的冶煉過程中有如下反應發(fā)生：5FeS₂+14CuSO₄+12H₂O═7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄，該反應的氧化劑是FeS₂和CuSO₄，當有10mol FeS₂參與反應時，被CuSO₄氧化的為2mol．

Answer 1

分析 （1）二氧化錳和亞鐵離子之間會發(fā)生氧化還原反應；在熔融的KOH中，O₂可將Fe₂（SO₄）₃氧化為K₂ FeO₄，結合質量守恒定律配平方程式；
（2）依據(jù)氧化還原反應的電子守恒計算ZnFe₂O_y中Fe元素化合價，再根據(jù)化合物中的元素化合價代數(shù)為0計算y的值；
（3）電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應，將[Fe（CN）₆]^4-轉化為Fe（CN）₆]^3-，化合價升高；
（4）反應14CuSO₄+5FeS₂+12H₂O=7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄中，Cu元素化合價降低，被還原，CuSO₄為氧化劑，F(xiàn)eS₂中S元素化合價為-1價，反應后分別升高為+6價、降低為-2價，F(xiàn)eS₂既是氧化劑又是還原劑，從元素化合價的角度判斷并計算該題．

解答 解：（1）二氧化錳和亞鐵離子之間會發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，在熔融的KOH中，O₂可將Fe₂（SO₄）₃氧化為K₂ FeO₄，方程式為2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O；
（2）2mol ZnFe₂O_y與足量NO₂可生成0.5mol N₂，則ZnFe₂O_y被還原為ZnFe₂O₄，令ZnFe₂O_y中鐵元素的化合價為a，根據(jù)電子轉移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.5mol×2×4，解得a=2，化合價代數(shù)和為0，則2+2×2=2y，解得y=3，
故答案為：3；
（3）電解時，陽極發(fā)生氧化反應，將[Fe（CN）₆]^4-轉化為Fe（CN）₆]^3-，電極反應式為[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-，
故答案為：[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-；
（4）反應中S、Cu元素化合價降低，則FeS₂和CuSO₄為氧化劑，由化學方程式可知，由電子守恒可知，1mol硫酸銅得電子數(shù)為1mol，S作還原劑時化合價由-1升高到+6價，則1mol硫酸銅可以氧化$\frac{1}{7}$mol的硫，當有10mol FeS₂參與反應時，有28mol硫酸銅參加反應，被CuSO₄氧化的FeS₂為2mol，故答案為：FeS₂和CuSO₄；2．

點評 本題考查氧化還原反應計算及電解等，綜合性較強，注重氧化還原反應應用能力的考查，把握習題中的信息及遷移應用為解答的關鍵，題目難度中等．