Question

5．铜、铝、硫及其它们的化合物应用广泛，如Cu可用作催化剂、制作印刷电路铜板等．
Ⅰ．铜的冶炼：工业上以辉铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜．
火法炼铜的方程式为：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂ ，该工艺的中间过程会发生反应2Cu₂0+辉铜矿$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+m↑，若反应每生成5.6L（标准状况下）m气体．则转移电子的物质的量为1.5mol
Ⅱ．粗铜精炼：利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是DE．
A．电解时以精铜作阳极      
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu一2e^-=Cu²⁺
D．电解后．电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥   
E．整个过程溶液中的Cu²⁺浓度减少
Ⅲ．铜及其化合物的性质探究：
将洁净的铜丝放在火焰上加热．并趁热插入到乙醇中，铜丝表面的现象为铜丝表面先变黑，后变为红色，发生的反应为2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+C₂H₅OH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃CHO+Cu+H₂O．
Ⅳ．无水氯化铝是一种重要的化工原料．利用明矾石：K₂SO₄•A1₂（SO₄）₃•2A1₂0₃•6H₂0]制备无水氯化铝的流程如下：

（1）验证焙烧炉产生的气体含有SO₂的方法是将气体通入品红中，品红褪色，加热后又恢复红色，证明有SO₂．
（2）吸收焙烧炉中产生的S0₂，下列装置如图1合理的是ad（填代号）．

（3）氯化炉中发生反应的化学反应方程式为3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2Al₂Cl₃．
（4）生产氯化铝的过程中会产生SO₂、Cl₂等大气污染物，若将二者按照一定比例通入水中可减少或消除污染．试设计简单实验检验二者是否恰好完全反应．（简要捕述实验步骤、现象和结论）取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应．
仪器自选；可供选择试剂如下：①滴加酚酞的氢氧化钠溶液　　②氯化亚铁溶液　　③硫氰化钾溶液　　　④品红溶液
（5）某实验小组设计了电化学方法进行二氧化硫的回收利用．利用电化学法将尾气中的SO₂气体转化为氮肥硫酸铵，模拟装置如图2：试写出SO₂气体发生的电极反应式为SO₂-2e^-+2NH₃•H₂O=S0₄^2-+2NH₄⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．火法炼铜是利用Cu₂S与氧气在高温条件下反应生成Cu与二氧化硫，该工艺的中间过程会发生反应为：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
Ⅱ．利用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，连接电源正极，发生氧化反应，发生反应有：Cu-2e^-=Cu²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺、Zn-2e^-=Zn²⁺，精铜作阴极，连接电源负极，发生还原反应：Cu²⁺+2e^-=Cu，活泼性比Cu弱金属Ag、Pt等金属在电解槽底部会形阳极泥，阳极得到的Cu²⁺比阴极反应的Cu²⁺少，整个过程溶液中的Cu²⁺浓度减少；
Ⅲ．Cu丝在空气中加热生成CuO，并趁热插入到乙醇中，CuO与乙醇反应生成乙醛与Cu；
Ⅳ．（1）用品红溶液检验二氧化硫；
（2）根据装置能否防止溶液倒吸分析解答；
（3）由流程图可知，氯化炉中氧化铝、碳、氯气反应生成氯化铝、CO；
（4）二氧化硫溶液与氯水都可以使品红溶液褪色，据此设计实验；
（5）二氧化硫失去电子，在氨水存在条件下生成硫酸铵，有氢离子生成．

解答 解：Ⅰ．火法炼铜是利用Cu₂S与氧气在高温条件下反应生成Cu与二氧化硫，反应方程式为：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂ ，该工艺的中间过程会发生反应为：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，生成二氧化硫为$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，反应中S元素化合价由-2价升高为+4价，转移电子为0.25mol×[4-（-2）]=1.5mol，
故答案为：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂ ；1.5；
Ⅱ．A．利用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，故A错误；
B．电解时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，故B错误；
C．粗铜应作阳极，连接电源正极，其电极反应是Cu-2e^-=Cu²⁺，故C错误；
D．阳极发生反应有：Cu-2e^-=Cu²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺、Zn-2e^-=Zn²⁺，活泼性比Cu弱金属Ag、Pt等金属在电解槽底部会形阳极泥，故D正确；
E．阳极得到的Cu²⁺比阴极反应的Cu²⁺少，整个过程溶液中的Cu²⁺浓度减少，故E正确，
故选：DE；
Ⅲ．Cu丝在空气中加热生成CuO，并趁热插入到乙醇中，CuO与乙醇反应生成乙醛与Cu，铜丝表面的现象为：铜丝表面先变黑，后变为红色，发生的反应为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+C₂H₅OH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃CHO+Cu+H₂O，
故答案为：铜丝表面先变黑，后变为红色；2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+C₂H₅OH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃CHO+Cu+H₂O；
Ⅳ．（1）用品红溶液检验二氧化硫，具有二氧化硫的方法为：将气体通入品红中，品红褪色，加热后又恢复红色，证明有SO₂，
故答案为：将气体通入品红中，品红褪色，加热后又恢复红色，证明有SO₂；
（2）a．干燥管球形处容积较大，溶液倒吸后会于烧杯内的液体分离，由重力作用又回到烧杯内，可以防止倒吸，故a正确；
b．广口瓶中进气管长，出气管短，不能防止倒吸，应进气管短，故b错误；
c．导管直接伸入液面内，会发生倒吸危险，故c错误；
d．二氧化硫经过四氯化碳后，被氢氧化钠溶液吸收，可以防止倒吸，故d正确，
故选：ad；
（3）由流程图可知，氯化炉中氧化铝、碳、氯气反应生成氯化铝、CO，反应方程式为：3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl₃，
故答案为：3C+Al₂O₃+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO+2AlCl₃；
（4）取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应，
故答案为：取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应；
（5）二氧化硫失去电子，在氨水存在条件下生成硫酸铵，有氢离子生成，电极反应式为：SO₂-2e^-+2NH₃•H₂O=S0₄^2-+2NH₄⁺+2H⁺，
故答案为：SO₂-2e^-+2NH₃•H₂O=S0₄^2-+2NH₄⁺+2H⁺．

点评 本题考查化学与技术、铜的精炼、实验制备方案设计、原电池等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．