Question

（14分）黄铁矿（主要成分FeS₂）、黄铜矿(主要成分CuFeS₂)均是自然界中的常见矿物资源。

（1）Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如题20图-1所示：

① a反应中每生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为    mol。

② d反应的离子方程式为                。

（2）用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如题20图-2

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH    （选填：“增大”、“减小”或“不变”）

②负极产生单质硫的电极反应式为    。

（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如题20图－3。

相关反应	反应热	平衡常数K
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g)	ΔH1	K1
1/2 FeS2(s) + H2(g)1/2Fe(s)+H2S(g)	ΔH2	K2
FeS(s) + H2(g)Fe(s)+H2S(g)	ΔH3	K3

①上述反应中，ΔH₁    0（选填：“＞”或“＜”）。

②提高硫的脱除率可采取的措施有    （举1例）。

③1000K时，平衡常数的对数lgK₁、lgK₂和lgK₃之间的关系为    。

Answer

（14分）

（1）①14（2分）；② FeS2 +14Fe3++8H2O＝15Fe2++2SO42－+16H+（2分）

（2）①增大（2分）；②CuFeS2-4e－＝Cu2++Fe2++2S（2分）

（3）①＞ （2分）

②升高温度（或提高氢气的浓度或及时除去生成的H2S）（2分）

③2lgK2＝lgK1+lgK3（2分）

【解析】

试题分析：（1）① a反应中S有-1价升高到+6价，根据FeS2 ~ FeSO4，S的化合价共升高2×（6+1）=14，即生成1molFeSO4转移电子的物质的量为14mol；②d反应中反应物是FeS2和Fe3+，生成物是Fe2+和SO42－；

（2）①根据电子移动飞方向可知，CuFeS2是负极，FeS2是正极，冶炼过程中，H+在正极跟O2反应生成了水，使得H+降低，导致正极周围溶液的pH增大；②负极CuFeS2发生氧化反应生成Cu2+、Fe2+和S；

（3）①根据图像，随着温度升高，lgK1逐渐增大，即K1逐渐增大，平衡向右移动，因此正反应为吸热反应；②反应1+反应3得到反应2×2，即FeS2(s) + 2H2(g)Fe(s)+2H2S(g)，提高H2的浓度，可以提高硫的脱除率，根据①的方向可知，升高温度可以提高硫的脱除率；根据平衡移动的因素，即时除去H2S，也可以提高硫的脱除率；③根据②的分析，K22= K1×K3，因此2lgK2=lgK1+lgK3。

考点：考查了氧化还原反应、电化学和化学平衡的相关知识。