题目内容
10．据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans 的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐，发生的反应为：4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O（1）CuFeS2中的Fe的化合价为+2，则被氧化的元素为Fe和CuFeS2中的S（填元素名称）
（2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO4•5H2O）：
①分析下列表格（其中Ksp是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）：
| Ksp | 氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH | |
| Fe3+ | 2.6×10-39 | 1.9 | 3.2 |
| Cu2+ | 2.2×10-20 | 4.7 | 6.7 |
②步骤三中的具体操作方法是蒸发浓缩，冷却结晶
（3）工业上冶炼铜的方法之一为：
Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H
已知：①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ/mol
②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ/mol
③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ/mol
则该法冶炼铜的反应中△H=-193.3kJ•mol-1．
分析 本题以用氧化还原反应理论分析黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐，判断Fe和CuFeS2中的S所含元素化合价升高，发生氧化反应，被氧化为载体，探究硫酸铜晶体的制备，涉及利用难溶电解质的溶解平衡实现沉淀的转化、混合物的分离提纯操作、运用盖斯定律进行反应热的计算等，据此作答．
（1）在氧化还原反应中，化合价升高的元素在反应中被氧化；
（2）①根据实验的目的结合相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数进行解答；运用沉淀溶解平衡移动的原理进行解答；
②溶解度受温度影响较大的物质从溶液中结晶析出的方法是冷却热饱和溶液；
（3）根据盖斯定律理论计算反应热．
解答 解：（1）在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2（SO4）3+2H2O反应中，CuFeS2中Fe从+2价变为产物中的+3价，硫从-2价变为产物中的+6价，Fe和CuFeS2中的S化合价升高，在反应中被氧化，故答案为：Fe和CuFeS2中的S；
（2）①该实验的目的是制备胆矾（CuSO4•5H2O），需除去杂质三价铁离子，所以调节溶液的pH使三价铁离子变成氢氧化铁沉淀且沉淀完全，而铜离子不能沉淀，所以步骤一应调节溶液的pH范围是3.2≤pH＜4.7，加入CuO，CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）•c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去，
故答案为：3.2≤pH＜4.7；加入CuO与H+反应使c（H+）减小，c（OH-）增大，使溶液中c（Fe3+）•c3（OH-）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3+生成沉淀而除去；
②CuSO4溶解度受温度影响较大，将硫酸铜溶液蒸发浓缩后，将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温，得到硫酸铜晶体，
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；
（3）①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=Cu2O（s）△H=-12kJ•mol-1②2Cu（s）+S（s）=Cu2S（s）△H=-79.5kJ•mol-1③S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296.8kJ•mol-1根据盖斯定律③-①×2-②可得Cu2S（s）+2Cu2O（s）=6Cu（s）+SO2（g）；△H4=-193.33kJ/mol，
故答案为：-193.3kJ•mol-1．
点评 本题主要考查性质实验方案的设计，涉及制备胆矾，依据流程图结合铜及其化合物的性质是解答的关键，题目难度中等．
| A． | 向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液：SO32-+2H+=SO2↑+H2O | |
| B． | CuSO4溶液与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2++2NH3-H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+ | |
| C． | 0.01mol/LNH4Al（SO4）2溶液与0.02mol/LBa（OH）2溶液等体积混合：Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-=2BaSO4↓+AlO2-+2 H2O | |
| D． | 向CuSO4溶液中加入Na2O2：2 Na2O2+2Cu2++2H2O=4Na++2Cu（OH）2↓+O2↑ |
| A． | 向溶Ca（ClO）2液中通入少量SO2：Ca2++3ClO-+SO2 +H2O═CaSO4 ↓+Cl-+2HClO | |
| B． | 1mol/L的NaAlO2 溶液和2.5mol/L的盐酸等体积均匀混合：2AlO2-+5H+═A l（OH）3 ↓+Al3++H2O | |
| C． | 将11.2L标准状况下的氯气通入200mL 2mol/LFeBr2 的溶液中，离子反应方程式为：2Fe2++8Br-+5Cl2 ═2Fe3++4Br2 +10Cl- | |
| D． | 氢氧化亚铁溶于稀硝酸中：Fe（OH）2 +2H+═Fe2++H2O |
| 苯甲酸 | 甲醇 | 苯甲酸甲酯 | |
| 熔点/℃ | 122.4 | -97 | -12.3 |
| 沸点/℃ | 249 | 64.3 | 199.6 |
| 密度/℃ | 1.2659 | 0.792 | 1.0888 |
| 水溶性 | 微溶 | 互溶 | 不溶 |
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol甲醇，再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品．
甲装置的作用是：冷凝回流；冷却水从b（填“a”或“b”）口进入．
Ⅱ粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，现拟用下列流程进行精制．
（1）试剂1可以是B（填编号），作用是洗去苯甲酸甲酯中过量的酸．
A．稀硫酸 B．饱和碳酸钠溶液 C．乙醇
（2）操作2中，收集产品时，控制的温度应在199.6℃左右．
（3）实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g，则苯甲酸的转化率为73.5%．（结果保留三位有效数字）
| A． | $\frac{1}{9}$ | B． | $\frac{1}{6}$ | C． | $\frac{2}{9}$ | D． | $\frac{1}{3}$ |
在2L容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图．反应在t时刻达到平衡，如图所示：
（用元素符号表示）．