Question

我国“蛟龙号多次刷新“中国深度”，为我国深海矿物资源的开发奠定了坚实的基础。黄铜矿（主要成分为CuReS₂）是海洋矿物中的一种，它是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫及铁的化合物。请回答下列问题：

（1）“蛟龙”号外壳用特殊的钛合金材料制成，它可以在7000米的深海中承受710吨的重量。下列说法正确的是___。

A．金属钛属于主族元素

B．钛合金强度不是很大

C．制备钛铝合金时可在空气中将两种金属熔化后混合而成

D．已知金属钛能与H₂O反应，可用电解熔融二氧化钛冶炼金属钛

（2）利用黄铜矿冶炼铜的反应为8CuReS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuReS₂中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是___。（填元素符号），生成1molFe₂O₃时转移电子的物质的量为___。

（3）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制备Fe₂O₃，方法为①用过量稀盐酸浸取炉渣，过滤。②先将滤液氰化，再向其中加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煆烧得Fe₂O₃。据以上信息回答下列问题：

a．①中过滤的目的是___，过滤需要的仪器有___。

b．除去A1³⁺的化学方程式为___。

c．②中将滤液氧化常常选用H₂O₂，其反应的离子方程式为___。

（4）将Cu放入0.1mol•L^-1FeCl₃溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c（Fe³⁺）：c（Fe²⁺）=2：3，则Cu²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为___。

Answer

D Cu、O 50 除去SiO2 铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒 AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 3：4

【解析】

(1)A．金属钛的原子序数为22，位于第四周期第IIB族；
B．钛合金强度很大，可以在深海中承受700个大气压的压力；
C．在空气中加热金属易被氧化；
D．钛性质较活泼，可以采用电解熔融二氧化钛的方法冶炼金属钛；
(2)8CuReS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2中部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、Cu元素化合价由+2价变为0价、S元素化合价由-2价变为+4价，得电子化合价降低的元素被还原，根据氧化铁和转移电子之间的关系式计算；
(3)用过量稀盐酸浸取炉渣，发生的反应有Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、FeO+2HCl=FeCl2+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，过滤后的滤渣是SiO2，滤液先氧化，将亚铁离子氧化为铁离子，然后再加入过量NaOH溶液，发生反应Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，过滤，将沉淀Fe（OH）3洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3；
(4)设原FeCl3溶液的体积为1L，参加反应的Fe3+为xmol，由方程式Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，知（0.1-x）：x=2：3，解得：x=0.06，则生成的Cu2+为0.03mol，剩余的Fe3+为0.04mol，据此计算Cu2+与Fe3+的物质的量之比。

(1)A．金属钛的原子序数为22，位于第四周期第IIB族，属于过渡元素，故A错误；
B．钛合金可以在深海中承受700个大气压的压力，钛合金强度很大，故B错误；
C．在空气中加热熔化，金属易与氧气发生反应，所以不能直接在空气中制备钛铝合金，故C错误；
D．由于金属钛金属性较强，所以可以用电解法冶炼，故D正确；
故答案为：D；

(2) 8CuReS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2中部分Fe元素化合价由+2价变为+3价、O元素化合价由0价变为-2价、Cu元素化合价由+2价变为0价、S元素化合价由-2价变为+4价，得电子化合价降低的元素被还原，所以Cu、O元素被还原；21mol氧气反应时得到84mol电子，而铁元素失去4mol电子，硫元素失去96mol电子，根据得失电子守恒，铜元素应得到16mol电子，所以生成1mol氧化铁时转移50mol电子，故答案为：Cu、O；50；

(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3．方法如下：
用过量稀盐酸浸取炉渣，发生的反应有Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、FeO+2HCl=FeCl2+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，过滤后的滤渣是SiO2，滤液先氧化，将亚铁离子氧化为铁离子，然后再加入过量NaOH溶液，发生反应Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，过滤，将沉淀Fe（OH）3洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3；

a.①通过以上分析知，a中过滤为除去SiO2，过滤需要的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒；故答案为：除去SiO2；铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒；
b.Al3+与过量NaOH反应生成NaAlO2，然后通过过滤除去，反应方程式为AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O，故答案为：AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O；
c．②双氧水具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，二者发生氧化还原反应生成铁离子和水，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；
(4)设原FeCl3溶液的体积为1L，参加反应的Fe3+为xmol，由方程式Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，知（0.1-x）：x=2：3，解得：x=0.06，则生成的Cu2+为0.03mol，剩余的Fe3+为0.04mol，故n（Cu2+）：n（Fe3+）=0.03mol：0.04mol=3：4，故答案为：3：4。