Question

黄铜矿（CuFeS₂）是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏，常含有微量的金、银等。如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红（氧化铁）颜料的工艺流程图：

（1）反应Ⅰ的离子方程式为_________________________________________。

（2）CuCl难溶于水，但可与过量的Cl^-反应生成溶于水的[CuCl₂]^-。该反应的离子方程式为_________________________________________________。

（3）有大量Cl^-存在时，Na₂SO₃可将CuCl₂还原成[CuCl₂]^-。 Na₂SO₃要缓慢滴加到溶液中的原因是_________________________________________________。

（4）反应Ⅰ〜Ⅴ五个反应中属于非氧化还原反应的是反应____________。

（5）已知Cu⁺在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu²⁺和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为_______________（填化学式）。

（6）含AsO₄^3-的废水对环境造成严重污染，常用新制的氢氧化铁沉淀与之作用形成FeAsO₄沉淀而除去，相同温度下溶解度：Fe(OH)₃__________（填“<”“ >”或“=”）FeAsO₄。

（7）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离子方程式为________________________________。

（8）将一定量的铁红溶于160 mL 5 mol • L^-1盐酸中，再加入足量铁粉，待反应结束后共收集到气体2.24 L （标准状况），经检测，溶液中无 Fe³⁺，则参加反应的铁粉的质量为_____________。

Answer

CuFeS2+3Fe3++Cl- ==4Fe2++CuCl+2S Cl-+CuCl =[CuCl2]- 如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗 Ⅱ、Ⅳ CuCl2、NaCl > 4CuFeS2+4H++ 17O2 ==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O 11.2g

【解析】由化工流程可知，反应I中，CuFeS2与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁溶液和难溶的氯化亚铜、硫。过滤后，向滤液中加入碳酸钠可发生复分解反应II，生成碳酸亚铁沉淀；滤渣中的氯化亚铜与氯化钠溶液反应IV，生成可溶性的配合物Na[CuCl2]。反应III中，碳酸亚铁在空气中煅烧生成铁红。反应V中，Na[CuCl2]经加水稀释发生歧化反应生成铜、氯化铜和氯化钠。

（1）反应Ⅰ的离子方程式为CuFeS2+3Fe3++Cl-==4Fe2++CuCl+2S。

（2）CuCl与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-的离子方程式为Cl-+CuCl =[CuCl2]-。

（3）有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-，该反应的离子方程式为：SO32-+2Cu2++4Cl-+H2O==2[CuCl2]-+SO42-+2H+，所以反应后溶液显酸性，如果加入Na2SO3过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗。

（4）反应Ⅰ〜Ⅴ五个反应中，只有II和IV中没有化合价发生变化 ，所以属于非氧化还原反应的是反应Ⅱ、Ⅳ 。

（5）已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为CuCl2、NaCl 。

（6）新制的氢氧化铁沉淀与AsO43-作用形成FeAsO4沉淀，说明在相同温度下FeAsO4比Fe(OH)3小。

（7）在酸性、有氧条件下， Thibacillus ferroxidans的细菌将黄铜矿转化成硫酸盐，说明该细菌可以做催化剂，该反应的离子方程式为4CuFeS2+4H++ 17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O。

（8）铁红溶于160 mL 5 mol • L-1盐酸中，再加入足量铁粉，共收集到标准状况下氢气2.24 L ，氢气的物质的量为0.1mol。反应过程中，盐酸中的氢离子参与的两个离子反应分别为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O和Fe+2H+=Fe2++H2。由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，求出n(Fe3+)=n(H+)= (-0.1mol)=0.2mol.。反应后溶液中的溶质只有氯化亚铁，由氯离子守恒可求出n(Fe2+)=n(Cl-)==0.4mol，由铁元素守恒可求出参加反应的铁粉的物质的量为0.2mol，质量为0.2mol/mol=11.2g。