题目内容
【题目】黄铜矿(CuFeS2)是冶炼铜及制备铁氧化物的重要矿藏，常含微量的金、银等．右图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红(氧化铁)颜料的工艺流程图：
(1)CuFeS2中，Fe的化合价为____________．
(2)写出“反应Ⅰ”的离子方程式___________，该反应的氧化剂是__________．
(3)CuCl难溶于水，但可与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-．该反应的离子方程式为___．
(4)反应Ⅰ～V五个反应中属于非氧化还原反应的是反应_______(选填“Ⅰ～V”)．
(5)已知Cu+在反应V中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，由此可推知“溶液A”中的溶质为____________(写出化学式)．
(6)在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillusferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程反应的离子方程式为______________
【答案】+2 CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl↓+2S↓ CuFeS2、FeCl3 Cl-+CuCl=[CuCl2]- Ⅱ、Ⅳ CuCl2、NaCl 4CuFeS2+4H++17O2=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O
【解析】
根据产物中有CuCl和S，知反应I发生了氧化还原反应。氯化铁具有氧化性，能氧化黄铜矿，过滤得到固体CuCl和S，铁的化合价降低得到FeCl2溶液。向FeCl2溶液中加入碳酸钠发生反应II，得到FeCO3，过滤得到FeCO3，在空气中灼烧FeCO3得到氧化铁。向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，得到Na[CuCl2]配合物的溶液和S单质。Na[CuCl2]溶液再加入水发生反应V生成Cu和溶液A，Cu＋在反应V中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2＋和Cu，则A为CuCl2、NaCl。
(1)CuFeS2中S为-2价、Cu为+2价，Fe的化合价为+2价；
(2) 根据产物中有CuCl和S，可知反应I发生了氧化还原反应。氯化铁具有氧化性，能氧化黄铜矿。在1molCuFeS2中，Cu的化合价从＋2降低到＋1， S的化合价从－2升高到0，则1molCuFeS2在反应中升高化合价一共为3价。Fe3＋的化合价从＋3降低到＋2，化合价降低1价，化合价升降守恒，CuFeS2和Fe3+的比例为1:3，再根据电荷守恒和原子守恒配平，有反应I的离子方程式为CuFeS2+3Fe3＋+Cl－=4Fe2＋+CuCl↓+2S↓，该反应中FeCl3中的Fe化合价降低、CuFeS2中的Cu化合价降低，所以CuFeS2、FeCl3都作氧化剂；
(3)根据反应物和生成物的化合价不变，利用电荷守恒和原子守恒可以配平该粒子方程式，有离子方程式为Cl－+CuCl=[CuCl2]－；
(4)反应Ⅰ中，CuFeS2中的S化合价从－2升高到0，反应Ⅰ是氧化还原反应。反应Ⅲ中，FeCO3中的Fe的化合价为＋2，铁红Fe2O3中的铁为＋3，化合价发生改变，为氧化还原反应。反应Ⅴ中，[CuCl2]－中Cu的化合价从＋1，变成了＋2和0，化合价发生变化，属于氧化还原反应。只有反应II和IV中各元素的化合价没有发生变化，为非氧化还原反应，故答案为：Ⅱ、Ⅳ；
(5)反应Ⅴ为Na[CuCl2]在水存在条件下发生的歧化反应，根据题给信息知生成物有Cu，根据原子守恒，则生成还有NaCl和CuCl2，均溶于水，则所得的溶液A中的溶质是CuCl2、NaCl，故答案为：CuCl2、NaCl；
(6)在酸性溶液中，细菌利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，则硫酸盐为硫酸铜，硫酸铁。在1molCuFeS2中，S的化合价从－2升高到+6，Fe的化合价从＋2升高到＋3，则1molCuFeS2在反应中升高化合价一共为17价。O2的化合价从0降低到-2，化合价一共降低4价，化合价升降守恒，CuFeS2和O2的比例为4:17，再根据电荷守恒和原子守恒配平反应的方程式，有离子反应方程式为：4CuFeS2+4H＋+17O2=4Cu2＋+4Fe3＋+8SO42－+2H2O。
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