Question

10．碘硫化学循环原理如图1所示．
（1）写出反应①的化学方程式I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，其中I₂体现的是氧化性．
（2）综合①②③三个反应，可看出该化学循环是为了制备某种能源气体，该气体的化学式是H₂．
（3）铁酸铜（CuFe₂O₄）是反应③的良好的催化剂．某课外小组制备铁酸铜（CuFe₂O₄）的流程如图：

搅拌Ⅰ所加Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂溶液的物质的量浓度分别为2.6mol•L^-1、2.2mol•L^-1．
①写出搅拌Ⅰ中的化学方程式2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O．
②搅拌Ⅰ要跟踪操作过程的pH变化．在滴加KOH溶液至pH=4的过程中（假设溶液体积不变），小组同学绘制溶液中c（Fe³⁺）、c（Cu²⁺）随pH变化的曲线如图2，其中正确的是A（用“A”、“B”填空）．  （已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39、K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
③操作Ⅱ为洗涤、干燥．
④在搅拌Ⅰ中即使搅拌20h，原料中的铁也不能全部转化为样品，请设计实验验证取滤液（搅拌反应后的溶液）少量于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变为血红色．

Answer 1

分析 （1）反应①为二氧化硫与单质碘反应生成HI和硫酸；反应中S元素的化合价升高；
（2）二氧化硫和水、碘单质发生氧化还原反应生成硫酸、氢碘酸，碘化氢分解生成碘和氢气；
（3）①Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液反应生成CuFe₂O₄和KNO₃；
②依据溶度积常数计算氢氧化铁、氢氧化铜沉淀完全的溶液PH分析判断；
③流程中是过滤得到的滤渣经过洗涤干燥进行灼烧；
④搅拌Ⅰ的目的是将铁离子转化成CuFe₂O₄，可以利用KSCN溶液检验铁离子，而判断铁有没有全部转化为样品，据此答题．

解答 解：（1）反应①为二氧化硫与单质碘反应生成HI和硫酸，其反应的方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄；反应中I元素的化合价降低，则I₂被还原作氧化剂，体现氧化性；
故答案为：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄；氧化；
（2）二氧化硫和水、碘单质发生本生反应生成硫酸、氢碘酸，碘化氢分解生成碘和氢气，所以该反应释放的能源气体为氢气；
故答案为：H₂；
（4）①Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液反应生成CuFe₂O₄和KNO₃，其反应的方程式为：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O；
故答案为：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O；
②搅拌Ⅰ所得溶液中Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂的物质的量浓度分别为2.6mol•L^-1、1.3mol•L^-1．沉淀完全的离子浓度小于10^-5mol/L
已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{2.6×10{\;}^{-39}}{10{\;}^{-5}}}$=6.4×10^-12mol/L，c（H⁺）=1.6×10^-3mol/L，PH=3-lg1.6≈2.8，图象中铁离子沉淀完全的PH错误，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，溶液中氢氧根离子浓度c（OH^-）=$\sqrt{\frac{2.2×10{\;}^{-20}}{10{\;}^{-5}}}$=4.7×10^-8mol/L，c（H⁺）=$\frac{10{\;}^{-14}}{4.7×10{\;}^{-8}}$=2.1×10^-7mol/L，PH≈6.7，图象A符合，
故答案为：A；
③流程中是过滤得到的滤渣经过洗涤干燥进行灼烧，操作Ⅲ为洗涤、干燥，
故答案为：洗涤、干燥；
④搅拌Ⅰ的目的是将铁离子转化成CuFe₂O₄，可以利用KSCN溶液检验铁离子，而判断铁有没有全部转化为样品，设计实验为取滤液（搅拌反应后的溶液）少量于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变为血红色，说明铁没有全部转化为样品，
故答案为：取滤液（搅拌反应后的溶液）少量于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变为血红色．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法分析、溶度积常数的计算分析判断、弱电解质电离分析应用，注意反应过程中原子守恒的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．