Question

7．铁和铜是人类使用最早的金属，铁、铜及其化合物在工农业生产等许多领域中有着重要的作用．
（1）酸性条件下，硫酸亚铁可将MnO₂还原为MnSO₄，该反应的离子方程式为2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．在熔融的KOH中，O₂可将Fe₂（SO₄）₃氧化为K₂ FeO₄，该反应的化学方程式为2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O．
（2）铁及其化合物可用于消除环境污染．常温下，用氧缺位铁酸锌ZnFe₂O_y可以消除NO_x污染，使NO_x转变为N₂，同时使ZnFe₂O_y转变为ZnFe₂O₄．若2mol ZnFe₂O_y与足量NO₂反应可生成0.5mol N₂，则y=3．
（3）工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫．通电电解后通入H₂S时发生反应的离子方程式为2[Fe（CN）₆]^3一+2CO₃^2一+H₂S=2[Fe（CN）₆]^4-+2HCO₃^-+S↓．电解时，阳极的电极反应式为[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-．
（4）在铜的冶炼过程中有如下反应发生：5FeS₂+14CuSO₄+12H₂O═7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄，该反应的氧化剂是FeS₂和CuSO₄，当有10mol FeS₂参与反应时，被CuSO₄氧化的为2mol．

Answer 1

分析 （1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应；在熔融的KOH中，O₂可将Fe₂（SO₄）₃氧化为K₂ FeO₄，结合质量守恒定律配平方程式；
（2）依据氧化还原反应的电子守恒计算ZnFe₂O_y中Fe元素化合价，再根据化合物中的元素化合价代数为0计算y的值；
（3）电解时阳极发生失电子的氧化反应，将[Fe（CN）₆]^4-转化为Fe（CN）₆]^3-，化合价升高；
（4）反应14CuSO₄+5FeS₂+12H₂O=7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄中，Cu元素化合价降低，被还原，CuSO₄为氧化剂，FeS₂中S元素化合价为-1价，反应后分别升高为+6价、降低为-2价，FeS₂既是氧化剂又是还原剂，从元素化合价的角度判断并计算该题．

解答 解：（1）二氧化锰和亚铁离子之间会发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，在熔融的KOH中，O₂可将Fe₂（SO₄）₃氧化为K₂ FeO₄，方程式为2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；2Fe₂（SO₄）₃+20KOH+3O₂=4K₂FeO₄+6K₂SO₄+10H₂O；
（2）2mol ZnFe₂O_y与足量NO₂可生成0.5mol N₂，则ZnFe₂O_y被还原为ZnFe₂O₄，令ZnFe₂O_y中铁元素的化合价为a，根据电子转移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.5mol×2×4，解得a=2，化合价代数和为0，则2+2×2=2y，解得y=3，
故答案为：3；
（3）电解时，阳极发生氧化反应，将[Fe（CN）₆]^4-转化为Fe（CN）₆]^3-，电极反应式为[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-，
故答案为：[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-；
（4）反应中S、Cu元素化合价降低，则FeS₂和CuSO₄为氧化剂，由化学方程式可知，由电子守恒可知，1mol硫酸铜得电子数为1mol，S作还原剂时化合价由-1升高到+6价，则1mol硫酸铜可以氧化$\frac{1}{7}$mol的硫，当有10mol FeS₂参与反应时，有28mol硫酸铜参加反应，被CuSO₄氧化的FeS₂为2mol，故答案为：FeS₂和CuSO₄；2．

点评 本题考查氧化还原反应计算及电解等，综合性较强，注重氧化还原反应应用能力的考查，把握习题中的信息及迁移应用为解答的关键，题目难度中等．