Question

1．一種以黃銅礦和硫磺為原料制取鋼和其他產(chǎn)物的新工藝，原料的綜合利用率較高．其主要流程如圖1：

已知：“反應(yīng)Ⅱ”的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S
回答下列問題：
（1）鐵紅的化學(xué)式為Fe₂O₃；
（2）“反應(yīng)Ⅱ”的還原劑是CuS（填化學(xué)式）；
（3）除CuS外“反應(yīng)Ⅰ”的產(chǎn)物還有FeS₂（填化學(xué)式）；
（4）“反應(yīng)Ⅲ”的離子方程式為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（5）某同學(xué)設(shè)想利用電化學(xué)原理實現(xiàn)以CuSO₄、SO₂為原料制備Cu和H₂SO₄，并吸收煉鐵過程中產(chǎn)生的CO尾氣，實現(xiàn)資源與能源的綜合利用．該同學(xué)據(jù)此組裝出的裝置如圖2所示：閉合該裝置中的K，A池中通入SO₂的Pt電極的電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，B池中生成的氣體X的電子式為，若在C池中生成64gCu，則整個裝置中共生成H₂SO₄2mol．

Answer 1

分析 黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，流程中反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeS₂+CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液 發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+CuS+4Cl^-=2[CuCl₂]^-+S↓，過濾得到濾液中通入空氣發(fā)生反應(yīng)4CuCl₂^-+O₂+4H⁺=4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，一定溫度下，在反應(yīng)Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，結(jié)晶分離得到硫酸銅晶體，加入鐵還原溶液得到銅；濾渣分離得到FeS和S，F(xiàn)eS₂通入空氣灼燒得到氧化鐵和二氧化硫，氧化鐵煉鋼，二氧化硫制備硫酸．
（1）鐵紅是氧化鐵的俗稱；
（2）在氧化還原反應(yīng)中失去電子，化合價升高的反應(yīng)物為還原劑；
（3）黃銅礦分解生成的Fe、Cu均為+2價，據(jù)此可判斷反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物；
（4）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式；
（5）A池中二氧化硫失去電子生成硫酸根離子，B池中一氧化碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，若在C池中生成64gCu，根據(jù)得失電子守恒計算．

解答 解：（1）鐵紅的成分是氧化鐵，常用作紅色油漆和涂料，其化學(xué)式為：Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（2）黃銅礦與S在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS₂、CuS，流程中反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeS₂+CuS，加入HCl、NaCl、CuCl₂混合溶液，反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S，CuCl₂^-中氯離子的化合價為-1價，2個氯離子為-2價，則銅元素的化合價為+1價；反應(yīng)中化合價變化為：CuS中的硫升高（-2→0），銅降低（+2→+1），CuS中的硫失去電子被氧化，則CuS為還原劑，
故答案為：CuS；
（3）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^-═2CuCl₂^-+S，結(jié)合流程可知，黃銅礦分解生成的Fe、Cu均為+2價，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)化方程為CuFeS₂+S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeS₂+CuS，則反應(yīng)I的產(chǎn)物為：FeS₂、CuS，
故答案為：FeS₂；
（4）反應(yīng)Ⅲ中生成銅離子，則離子反應(yīng)為4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O，
故答案為：4CuCl₂^-+O₂+4H⁺═4Cu²⁺+8Cl^-+2H₂O；
（5）A池中二氧化硫在陽極放電，失去電子生成硫酸根離子，電極反應(yīng)式：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，B池中一氧化碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳為直線型結(jié)構(gòu)，分子中存在兩個碳氧雙鍵，二氧化碳的電子式為：，若在C池中生成64gCu，為1mol銅，銅離子得到電子被還原成單質(zhì)銅，電極反應(yīng)式：Cu²⁺+2e^-=Cu，將上述兩電極的電極反應(yīng)式得：SO₂+2H₂O+Cu²⁺$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4H⁺+SO₄^2-+Cu，生成2molH₂SO₄，

故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；；2．

點評 本題以實際化工生產(chǎn)“黃銅礦的綜合利用”為背景，考查了元素化合物知識，離子方程式和化學(xué)方程式的書寫及有關(guān)計算，題目更注重考查學(xué)生利用化學(xué)原理來解決實際問題的能力，注意電解反應(yīng)原理以及離子方程式的書寫，題目難度中等．