Question

4．铜及其化合物在工农业生产中都有着广泛应用．
（1）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为：2CuFeS₂+2O₂=2Cu+2FeS+2SO₂，当有1molCu生成，则反应中转移电子6mol．
（2）某种处理火法炼铜中SO₂废气的工艺流程如图所示．

①溶液A中发生的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
②由流程图可推知Fe³⁺、O₂、SO₄^2-的氧化性由强到弱的顺序为O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-．
（3）已知反应：3Cu+2NO₃^-+xH⁺=3Cu²⁺+2R+yH₂O．则参加反应的Cu和消耗的HNO₃物质的量之比为3：8．

Answer 1

分析 （1）2CuFeS₂+2O₂=2Cu+2FeS+2SO₂中，Cu、O元素的化合价降低，S元素的化合价升高；
（2）由工艺流程可知，A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反应为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中铁离子循环利用，结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化物分析；
（3）由电荷守恒计算x，由电子守恒计算R中N元素的化合价，从而判断R，然后写出方程式，再计算参加反应的Cu和消耗的HNO₃物质的量之比．

解答 解：（1）反应2CuFeS₂+2O₂=2Cu+2FeS+2SO₂中，化合价变化情况为：Cu元素由+2价降低为0价，S元素由-2价升高到+4价，氧气中O元素由0降低为-2价，则每生成2molCu转移电子12mol，则当有1molCu生成，则反应中转移电子为6mol，
故答案为：6；
（2）由工艺流程可知，A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，B中的反应为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，C中铁离子循环利用，
①由上述分析可知溶液A中的反应为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
②A中发生2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，溶液B中发生4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性为O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-，
故答案为：O₂＞Fe³⁺＞SO₄^2-；
（3）由电荷守恒可得：（-2）+x=2×3，则x=8，设R中氮元素的化合价为a，由得失电子守恒可得：2×（5-a）=2×3，解得a=+2，则R为NO，配平方程式为：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，所以参加反应的Cu和消耗的HNO₃物质的量之比为3：8；
故答案为：3：8．

点评 本题以铜及其化合物为载体考查氧化还原反应的计算，把握发生的反应及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析、计算能力的综合考查，题目难度中等．