Question

【题目】我国古代许多著作在化学学科知识上都体现出了一定水平的认识。其中《管子地数》中有记载：“上有丹沙者，下有黄金；上有慈石者，下有铜金。”

Ⅰ.“丹沙者丹砂也”，丹砂是古代炼丹的重要原料，也是实验室处理水银洒落后的产物。你认为丹砂主要成分是_____；(填化学式)“慈石者磁石也”，请写出磁石溶于盐酸的离子方程式：_____；

Ⅱ.“铜金者，斑岩铜矿也。”

安徽宣城茶亭铜金矿床是长江中下游成矿带中新发现的一个大型斑岩型矿床。斑岩铜矿中Cu主要以铜﹣铁硫化物(主要为CuFeS2)的形式存在。以黄铜矿(主要成份为CuFeS2，含少量杂质SiO2等)为原料，进行生物炼铜，同时得到副产品绿矾(FeSO47H2O)。其主要流程如图：

已知：①“反应1”：4CuFeS2 +2H2SO4 +17O2 ═4CuSO4 +2Fe2(SO4)3 +2H2O

②部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表：

沉淀物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

(1)“反应1”中，每生成1 mol CuSO4转移电子数为_____NA；

(2)“试剂a”是_____，“试剂b”是_____；

(3)“反应2”中加CuO调pH为3.7～4.7的目的是_____；

(4)“操作X”应为_____、_____、过滤、洗涤；请简述上述“操作X”中如何对所得 FeSO47H2O晶体进行洗涤_____；

(5)简述如何判断“反应5”已进行完全：_____。

Answer 1

【答案】HgS Fe3O4+8H +＝2Fe 3++Fe 2++4H2O 17 Fe粉 稀硫酸 使Fe 3+形成Fe(OH)3沉淀，防止生成Cu(OH)2沉淀 加热浓缩 冷却结晶 向漏斗中加入蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复2﹣3次 取少量反应后滤液加入几滴硫氰化钾溶液，若无明显现象则证明反应进行完全

【解析】

Ⅰ.实验室用硫磺粉处理洒落的水银，生成的产物为HgS；磁石的主要成分为四氧化三铁，与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水；

Ⅱ.（1）根据方程式中物质元素化合价的变化确定转移电子的数目；

（2）铁粉可将Fe3+还原为Fe2+；

（3）将pH调节为3.7～4.7，可将Fe3+完全沉淀而不产生Cu(OH)2沉淀；

（4）由溶液得到晶体，可进行加热浓缩、冷却结晶等操作；

（5）反应5为硫酸铁与铁粉的反应，可用检验铁离子的方法检验是否反应完。

Ⅰ.由题意可知丹砂为实验室处理水银洒落后的产物，应为HgS；磁石的主要成分为四氧化三铁，与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，反应的离子方程式为Fe3O4+8H +＝2Fe 3++Fe 2++4H2O；

Ⅱ.（1）涉及反应为4CuFeS2 +2H2SO4 +17O2 ═4CuSO4 +2Fe2(SO4)3 +2H2O，反应中S元素化合价由﹣2价升高到+6价，Fe元素化合价由+2价升高到+3价，生成4molCuSO4，则消耗17mol氧气，转移68mol电子，则生成1molCuSO4，转移17mol电子，故答案为：17；

（2）试剂a是Fe，试剂b是稀硫酸；

（3）加CuO调pH为3.7～4的目的是使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，防止生成Cu(OH)2沉淀，

（4）由溶液得到晶体，可进行加热浓缩、冷却结晶等操作，洗涤晶体，可向漏斗中加入蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复2﹣3次；

（5）反应5为硫酸铁与铁粉的反应，可用检验铁离子的方法检验是否反应完，方法是取少量反应后滤液加入几滴硫氰化钾溶液，若无明显现象则证明反应进行完全。