Question

 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)Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如图-1所示：

①a反应中每生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为          mol。

②d反应的离子方程式为                      。

(2)用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如图-2。

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②负极产生单质硫的电极反应式为                           。

(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的对数值与温度的关系如图-3。

相关反应	反应热	平衡常数K
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g)	ΔH1	K1
1/2 FeS2(s) + H2(g)1/2Fe(s)+H2S(g)	ΔH2	K2
FeS(s) + H2(g)Fe(s)+H2S(g)	ΔH3	K3

①上述反应中，ΔH₁       0(填“＞”或“＜”)。

②提高硫的脱除率可采取的措施有       (举1例)。

③1000K时，平衡常数的对数lgK₁、lgK₂和lgK₃之间的关系为             。

Answer 1

【答案】(1)①14；②FeS₂ +14Fe³⁺+8H₂O15Fe²⁺+2+16H⁺

(2)①增大；②CuFeS₂－4e^－Cu²⁺+Fe²⁺+2S

(3)①＞；②升高温度(或提高氢气的浓度或及时除去生成的H₂S)；③2lgK₂＝lgK₁+lgK₃

【解析】本题考查了氧化还原反应、电化学和化学平衡的相关知识。(1)①a反应中铁化合价没有变化，S元素从-1价升高到+6价，1mol FeS₂生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为2×7=14；②Fe³⁺与发生氧化还原反应，方程式：FeS₂ +14Fe³⁺+8H₂O15Fe²⁺+2+16H⁺；(2)①根据电子移动方向可知，CuFeS₂是负极，FeS₂是正极，冶炼过程中，H⁺在正极跟O₂反应生成了水，使得H⁺降低，导致正极周围溶液的pH增大；②负极CuFeS₂发生氧化反应生成Cu²⁺、Fe²⁺和S；(3)①根据图象，随着温度升高，lgK₁逐渐增大，即K₁逐渐增大，平衡向右移动，因此正反应为吸热反应；②反应1与反应3相加得到反应2×2，即FeS₂(s) + 2H₂(g)Fe(s)+2H₂S(g)，提高H₂的浓度，可以提高硫的脱除率，根据①的方向可知，升高温度可以提高硫的脱除率；根据平衡移动的因素，及时除去H₂S，也可以提高硫的脱除率；③根据②的分析，K₂²= K₁×K₃，因此2lgK₂=lgK₁+lgK₃。