22.(9分)黄铜矿(CuFeS2)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.
(1)冶炼铜的反应为:
8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是________(填元素符号).
(2)上述冶炼过程产生大量SO2.下列处理方案中合理的是________(填代号).
a.高空排放
b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3
d.用浓硫酸吸收
(3)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化为I2:S2O+2I-===2SO+I2
通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应.
试用离子方程式表示Fe3+对上述反应催化的过程.
________、________(不必配平)
(4)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用稀盐酸浸取炉渣,过滤.
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3.
据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是________.
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO.
提供的试剂:稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为________.
证明炉渣中含有FeO的实验现象为____________________________________.
解析:(1)按照题给化学方程式,氧气中氧的化合价降低,铜的化合价也降低,因此被还原的元素有铜和氧.若按照量的关系,21
mol氧气反应时得到84
mol电子,而铁失去4
mol电子,硫失去96
mol电子,根据得失电子守恒,铜应得到16
mol电子.
(2)要综合考虑二氧化硫的性质和环境保护,高空排放会引起大气污染;二氧化硫可与氧气催化氧化生成三氧化硫,进而与水结合生产硫酸;亚硫酸的酸性比碳酸强,因此可用纯碱来吸收制取Na2SO3;浓硫酸不能氧化二氧化硫,因此不能用浓硫酸吸收二氧化硫.
(3)要考虑常见的氧化剂和还原剂之间的反应,因为Fe3+可以氧化I-生成Fe2+,而亚铁离子可以被过二硫酸钾(K2S2O8)氧化又生成Fe3+,这就是催化的机理.
(4)要考虑氢氧化铝的两性,用过量的氢氧化钠即可除去铝离子;二价铁具有还原性,而高锰酸钾具有氧化性,通过高锰酸钾的颜色变化即可证明FeO的存在.
答案:(1)Cu、O (2)b、c (3)2Fe3++2I-===2Fe2++I2
S2O+2Fe2+===2SO+2Fe3+(离子方程式不配平也可)
(4)a.Al3++4OH-===AlO+2H2O
b.稀硫酸、KMnO4溶液 稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色