Question

氧化还原反应是一类重要的反应，在工农业生产、日常生活中都有广泛的用途。

(1)火药是中国的“四大发明”之一，永远值得炎黄子孙骄傲。黑火药在发生爆炸时，发生如下反应：2KNO₃＋3C＋S=K₂S＋N₂↑＋3CO₂↑。其中被氧化的元素是____________，还原产物是____________。

(2)实验室为监测空气中汞蒸气的含量，往往悬挂涂有CuI的滤纸，根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量，其反应为4CuI＋Hg=Cu₂HgI₄＋2Cu。

①上述反应产物Cu₂HgI₄中，Cu元素显________价。

②以上反应中的氧化剂为________，当有1 mol CuI参与反应时，转移电子________mol。

③标明上述反应电子转移的方向和数目。____________________________。

(3)工业上常用酸性高锰酸钾溶液处理含有CuS和Cu₂S的矿物，其反应原理如下：

8MnO₄^—＋5Cu₂S＋44H^＋=10Cu^2＋＋5SO₂↑＋8Mn^2＋＋22H₂O

6MnO₄^—＋5CuS＋28H^＋=5Cu^2＋＋5SO₂↑＋6Mn^2＋＋14H₂O

根据上述反应原理，某学习小组用400 mL 0.075 mol·L^－1的酸性高锰酸钾溶液处理2 g含有CuS和Cu₂S的混合物。反应后煮沸溶液，赶尽SO₂，剩余的KMnO₄恰好与350 mL 0.1 mol·L^－1的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液完全反应。

①配平KMnO₄与(NH₄)₂Fe(SO₄)₂反应的离子方程式：______，MnO₄^－＋Fe^2＋＋H^＋=Mn^2＋＋Fe^3＋＋H₂O

②KMnO₄溶液与固体混合物反应后，剩余KMnO₄的物质的量为________ mol。

Answer

C K2S和N2 ＋1 CuI 0.5 1 5 8 1 5 4 0.007

【解析】

（1）氧化还原反应反应中，氧化剂中元素的化合价降低，发生还原反应，对应产物为还原产物；还原剂中元素化合价升高，发生氧化反应，对应产物为氧化产物；据以上分析解答。

（2）反应4CuI＋Hg=Cu2HgI4＋2Cu中，铜元素的化合价由+1价降到0价，所以CuI做氧化剂；汞元素的化合价由0价升高到+2价，汞做还原剂；该反应共转移2e-电子，据此标出电子转移的方向和数目，并根据2e--4CuI关系进行计算；

（3）①根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒、原子守恒进行配平；

②设与(NH4)2Fe(SO4)2反应消耗高锰酸钾xmol，根据反应MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O列方程进行计算。

(1)本反应中，氮元素的化合价由＋5价变为0价，硫元素的化合价由0价变为－2价，碳元素的化合价由0价变为＋4价，被氧化的元素是C。氧化剂是KNO3和S，氧化产物是CO2，还原产物是K2S和N2。

综上所述，本题答案是：C，K2S和N2。

(2)①I元素的负价只有－1价，Cu在化合物中只有＋1、＋2价，再由化学式中各元素正负化合价代数和等于零确定各元素的化合价，由此可确定Cu2HgI4中Cu为＋1价，Hg为＋2价。

综上所述，本题答案是：＋1。

②反应4CuI＋Hg===Cu2HgI4＋2Cu中，铜元素由+1价降到0价，发生还原反应，所以氧化剂为CuI；每4mol CuI参加反应转移电子2 mol，即当有1molCuI参加反应时，转移电子0.5 mol。

综上所述，本题答案是：CuI，0.5。

③反应4CuI＋Hg===Cu2HgI4＋2Cu中，1molHg参加反应转移电子2mol，所以该反应电子转移的方向和数目如下：；

综上所述，本题答案是：。

(3)①反应中Mn元素的化合价由＋7降低到＋2，Fe元素的化合价由＋2升高到＋3，由电子守恒、电荷守恒、原子守恒可知，离子反应为MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

综上所述，本题答案是：1 5 8 1 5 4。

②设与(NH4)2Fe(SO4)2反应消耗高锰酸钾xmol，则

MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O

1mol  5mol

xmol  0.350L×0.1mol·L－1

所以x＝0.007，即与固体混合物反应后剩余KMnO4的物质的量为0.007 mol。

综上所述，本题答案是：0.007。