Question

(16分) 研究发现铜具有独特的杀菌功能, 能较好地抑制病菌的生长。现有工业上由辉铜矿石(主要成分Cu₂S)的冶炼铜两种方案：

Ⅰ 火法炼铜在1200℃发生的主要反应为:

①2Cu₂S+3O₂＝2Cu₂O+2SO₂         ②2Cu₂O+Cu₂S＝ 6Cu+SO₂↑

此方案的尾气可以用表中方法处理

方法1	用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫,其部分热化学方程式为： 2CO(g)+SO2(g)= S(g)+2CO2(g)  ΔH=+8. 0 kJ·mol^-1 2H2(g)+SO2(g)= S(g)+2H2O(g)  ΔH=+90. 4 kJ·mol^-1
方法2	用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸

Ⅱ“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿(主要成分FeS₂)氧化为Fe₂(SO₄)₃，并使溶液酸性增强；利用Fe₂(SO₄)₃作氧化剂溶解辉铜矿石，溶液酸性又进一步增强，过滤未溶解完的辉铜矿石，在滤液中加入足量的铁屑，待反应完全后过滤出铜和剩余的铁屑，得溶液Xml（设整个过程中其它杂质不参与反应，不考虑溶液离子水解）。其流程如图：

（1）Ⅱ相对于Ⅰ的优点是______________________________。(说一点即可)

（2）Ⅰ中反应2Cu₂O+Cu₂S＝ 6Cu+SO₂↑氧化剂是________

（3）已知CO的燃烧热283. 0 kJ·mol^-1，写出S(g)与O₂(g)反应生成SO₂(g)的热化学方程式___________。

（4）若用Ⅰ中方法2吸收尾气，则开始时阳极的电极反应式为________________。

（5）写出Ⅱ中黄铁矿氧化过程的化学反应方程式______________________________

（6）假设Ⅱ中每一步都完全反应，消耗掉标况下空气5×22.4VL（氧气体积分数为20%），则所得c(Fe²⁺)=________________（可以写表达式）。

Answer

（共16分）

（1）①能大大降低能源消耗；利于减少污染（写一条且正确得2分）

（2）Cu2O、Cu2S（2分，写名称也可得2分，写一个得1分）

（3）S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0kJ·mol-1（3分，没有写聚集状态扣1分，没有写负号1分，没有数字和单位扣1分）

（4）HSO3-＋H2O－2e－===SO42-＋3H＋（左边出现HSO3-得1分，共3分）

（5）4FeS2＋15O2＋2H2O2Fe2(SO4)3＋2H2SO4（没有写条件扣1分，没有配平扣1分，共3分）

（6）mol／L或mol／L（3分，有可以得1分）

【解析】

试题分析：（1）①方法二消耗了电能，方法一没有消耗电能，所以能大大降低能源消耗；利于减少污染。

（2）2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑反应中铜元素的化合价从+1降低到0，所以氧化亚铜和硫化亚铜都做氧化剂。

（3）反应①：2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH=+8.0kJ·mol-1，和CO的燃烧热283.0kJ·mol-1，则反应②：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1，根据盖斯定律，②×2-①，反应热为-283×2-8=574kJ·mol-1，所以热化学方程式为：S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0kJ·mol-1。（4）阳极失去电子化合价升高，从图分析亚硫酸氢根失去电子产生硫酸根离子，电极反应为：HSO3-＋H2O－2e－===SO42-＋3H＋。（5）黄铁矿被氧化成硫酸铁，方程式为：4FeS2＋15O2＋2H2O2Fe2(SO4)3＋2H2SO4。

（6）Cu2S+10Fe3++4H2O=2Cu2++10Fe2++8H++SO42-，Cu2++Fe=Fe2++Cu，2H++Fe=Fe2++H2，根据硫原子守恒，硫元素最后都到硫酸亚铁，所以有关系：15O2----8.4FeSO4，亚铁离子物质的量为8.4V/15，亚铁离子浓度为：mol／L或560mol／L。

考点：氧化还原反应，盖斯定律，电解原理的应用，原子守恒法计算。