Question

硫、氮、稀土元素的单质和化合物应用广泛．
I．工业上可以通过将辉铜矿（Cu₂S）在氧气中焙烧制备铜单质，该方法称为火法炼铜．化学方程式如下：
Cu₂S+O₂ 

高温  .

 2Cu+SO₂
该过程中，铜元素被

 

 （填“氧化”还是“还原”）成铜单质．制1molCu需转移

 

mol电子．
Ⅱ．①亚硝酸是一种不稳定的弱酸，但其盐的稳定性较好．亚硝酸铵水溶液呈酸性，请用合适的化学用语结合文字解释其原因：

 

；
②在亚硝酸铵溶液中所含离子浓度由大到小的顺序依次为

 

．
Ⅲ．稀土元素是宝贵的战略资源，铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素．如图是其中一种提取铈的工艺流程：

已知：i．焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其它稀土氟氧化物；
ii．酸浸I的浸出液中含少量的+3价的铈．
①在生产过程中，酸浸I 中会产生黄绿色气体，污染环境、腐蚀设备．产生黄绿色气体的离子方程式是：

 

；若改成

 

，就可以避免在该步骤中出现这个污染问题．
②在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH值获得Ce（OH）₃，测定该溶液pH值的操作是

 

③写出流程中“氧化”步骤的化学反应方程式：

 

．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：Ⅰ．标注元素化合价变化，依据氧化还原反应的概念分析判断，还原剂被氧化生成氧化产物，氧化剂被还原生成氧化产物，然后根据化合价的变化来确定移转电子的物质的量；
Ⅱ．①在亚硝酸铵溶液中，两种弱离子都水解，铵根离子水解程度大于亚硝根离子，亚硝酸铵水溶液呈酸性；
②在亚硝酸铵溶液中，水解程度小的最大，水解程度大的第二，显性的第三，最小的是隐性的；
Ⅲ①在生产过程中，酸浸I中会产生大量黄绿色气体，说明Ce⁴⁺离子具有强氧化性，可将Cl^-氧化为Cl₂，酸不能是氧化性的酸，也不能是盐酸；
②实验室测定PH的方法是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；
③由题目中“酸浸I的浸出液中含少量的+3价的铈”可知，加入NaOH后生成Ce（OH）₃，NaClO将Ce（OH）₃氧化为Ce（OH）₄．

解答： 解：Ⅰ．Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂，铜元素化合价从+1价降到0价，被还原，氧元素化合价从 0价降低到-2价，硫元素化合价从-2价升高到+4价，消耗1molCu₂S，电子转移6mol，生成1mol的铜转移3mol的电子，故答案为：还原，3；
II．①在亚硝酸铵溶液中，亚硝酸根和铵根分别可以发生水解反应：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^- 和 NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，由于铵根的水解程度大于亚硝酸根的水解，所以溶液呈酸性，
故答案为：亚硝酸根和铵根分别可以发生水解反应：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^- 和 NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，由于铵根的水解程度大于亚硝酸根的水解，所以溶液呈酸性；
②在亚硝酸铵溶液中，水解程度小的最大，水解程度大的第二，显性的第三，最小的是隐性的，所以c（NO₂^-）＞c（NH₄⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：（NO₂^-）＞c（NH₄⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
Ⅲ①在生产过程中，酸浸I中会产生大量黄绿色气体，说明Ce⁴⁺离子具有强氧化性，可将Cl^-氧化为Cl₂，为避免污染环境、腐蚀设备，应用硫酸酸浸，
故答案为：2Ce⁴⁺+2Cl^-=2Ce³⁺+Cl₂↑；用H₂SO₄酸浸；
②实验室测定PH的方法是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；
故答案为：撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；
③NaClO将Ce（OH）₃氧化为Ce（OH）₄，其中NaCl为还原产物，方程式为2Ce（OH）₃+NaClO+H₂O=2Ce（OH）₄+NaCl，
故答案为：2Ce（OH）₃+NaClO+H₂O=2Ce（OH）₄+NaCl．

点评：本题既有常规知识的考查又有新情景题目的考查，常规题目涉及到氧化还原、盐的水解和离子浓度大小比较；命题情景要求根据题意写出有关反应的方程式，做题时注意根据物质的性质正确判断反应物和生成物，用守恒的方法去书写．