Question

16．黄铁矿（主要成分FeS₂）、黄铜矿（主要成分CuFeS₂）均是自然界中的常见矿物资源．

（1）黄铁矿在空气中易被氧化，其反应历程可能为如图1所示的四步：
①a反应中每生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为7mol．
②d反应的离子方程式为FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（2）用黄铜矿常温细菌冶铜和高温火法冶铜的流程如图2所示：
①细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高Cu²⁺的浸出速率，
其原理如图3所示：
Ⅰ．冶炼过程中，FeS₂周边溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
Ⅱ．从CuFeS₂析出S的反应式是CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S．
②火法冶铜时，由Cu₂S制得铜的化学方程式是Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂．
（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见表），其相关反应的平衡常数与温度的关系如图4．

相关反应	反应热	平衡常数
FeS2（s）+H2（g）?FeS（s）+H2S（g）	△H1	K1
$\frac{1}{2}$FeS2（s）+H2（g）?$\frac{1}{2}$Fe（s）+H2S（g）	△H2	K2
FeS（s）+H2（g）?Fe（s）+H2S（g）	△H3	K3

①上述反应中，△H₁＞0（填“＞”或“＜”）．
②提高硫的脱除率可采取的措施有升高温度（举1例）．

Answer 1

分析 （1）a反应原理是硫化亚铁中的硫离子被氧化生成硫酸根，化合价变化为：+6-（-1）=7；d反应原理是硫化亚铁与铁离子反应，铁离子被还原生成亚铁离子，硫离子被氧化为硫酸根离子；
（2）①Ⅰ．用细菌冶铜时，正极为氧气放电，氧气得到电子，结合溶液中的氢离子生成水；
Ⅱ．负极黄铁矿中的硫失去电子，发生氧化反应生成硫单质；
②火法冶铜时，Cu₂S与氧气反应生成铜和二氧化硫；
（3）①由图可知，温度越高，K值越大，说明此反应为吸热反应；
②由图可知：温度升高，反应向正反应方向移动，硫的脱除率越高．

解答 解：（1）①a反应原理是硫化亚铁中的硫离子被氧化生成硫酸根，化合价变化为：+6-（-1）=7，即每有1molFeSO₄生成转移移电子的物质的量为7mol，故答案为：7；
②d反应原理是硫化亚铁与铁离子反应，铁离子被还原生成亚铁离子，硫离子被氧化为硫酸根，离子反应方程式为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（2）①Ⅰ．FeS₂周边即正极为氧气放电，氧气得到电子，结合溶液中的H⁺离子生成水，故溶液中氢离子浓度减小，pH值增大，故答案为：增大；
Ⅱ．负极黄铁矿中的硫失去电子，发生氧化反应生成硫单质，电极反应方程式为：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S，故答案为：CuFeS₂-4e^-=Cu²⁺+Fe²⁺+2S；
②火法冶铜时，Cu₂S与氧气反应生成铜和二氧化硫，方程式为：Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂；故答案为：Cu₂S+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
（3）①由图可知，温度越高，K值越大，说明此反应为吸热反应，故△H＞0，故答案为：＞；
②由图可知：此反应为吸热反应，故升高温度，可以使反应向正向移动，即硫的脱除率越高，故答案为：升高温度．

点评 本题主要考查氧化还原反应、离子反应方程式书写、反应热判断等，侧重考查学生分析推理能力，难度中等．