Question

18．CuFeS₂（硫元素-2价，铁元素+2价）是工业炼铜的主要原料，已知黄铜矿在空气中焙烧生成Cu、FeS和SO₂，FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑．H₂S是一种剧毒气体．某科研小组设计以黄铜矿为原料制取单质铜和氯化铁晶体（FeCl₃•6H₂O的流程如图

（1）已知焙烧发生的化学方程式为：CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu，则被还原的元素有铜和氧（名称），当有标况下33.6LSO₂生成时，电子转移的数目为9mol．
（2）在实验室中，欲用30%的盐酸配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL，需要的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外，还需250mol容量瓶和胶头滴管，在量取弄盐酸和定容时分别仰视，对实验结果造成误差，依次分别是偏大、偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（3）气体Ⅲ最好选用Cl₂气体，若加入绿色氧化剂H₂0₂也可，对应的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）写出实验室制取Ⅲ的反应离子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（5）操作B和过滤A中都用到一种相同的仪器，它在操作B中的作用是引流、搅拌．
（6）为得到比较纯净的FeCl₃•6H₂O，操作B需采取的措施是加热过程中不断滴加稀盐酸．
（7）若通入的气体Ⅲ的量不足，则最后制得的氯化铁晶体不纯净，这是因为过滤A后得溶液含有杂质Fe²⁺．请设计合理的实验，验证溶液中的成分，并判断通入气体Ⅲ的量是否不足滴加酸性KMnO₄溶液，如溶液褪色说明溶液里含有Fe²⁺，通入的氯气师不足，不褪色说明通入的氯气是过量的（供选择的试剂：酸性KMnO₄溶液、KSCN溶液、氯水）．
（8）气体Ⅰ和氯气都能使品红褪色，请你设计三种以上的实验方案进行鉴别（试剂自选）．
方案一：观察通入气体的颜色；
方案二：将褪色的溶液加热；
方案三：向褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）氧化还原反应中得电子的元素化合价降低被还原，在CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu中化合价降低的元素为铜和氧元素，硫元素的化合价变化时-2价升为+4价，每生成1molSO₂转移6mol电子，可计算出生成标况下33.6LSO₂转移的电子数；
（2）配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL涉及计算、量取、溶解、转移、洗涤定容等步骤，其中量取时需要量筒和胶头滴管，溶解时需要烧杯和玻棒，转移时需要250mL的容量瓶和玻棒，量取浓盐酸时仰视时液面高于刻度线，所量浓盐酸偏多，产生的误差偏大，定容时仰视，液面高于刻度线，加水偏多，溶液的浓度偏低；
（3）由工艺流程可知，滤液里含有FeCl₂，产品为FeCl₃•H₂O，故通入的气体是为了氧化Fe²⁺，同时不引入杂质，就选氯气最好，若加入绿色氧化剂H₂0₂也能氧化Fe²⁺，其还原产物为水，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）气体Ⅲ选用的是氯气，实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得，发生反应的化学方程式为MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，通过改写可得相应的离子反应方程式；
（5）过滤操作需要的仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，蒸发结晶需要蒸发皿、玻璃棒，都用到玻璃棒，所起的作用不一样；
（6）溶液里的Fe³⁺易水解，且加热会促进水解，为得到纯净的FeCl₃•6H₂O，加热过程中需要不断滴加稀盐酸；
（7）通入氯气的目的是氧化Fe²⁺，如果氯气量不足，会有少量Fe²⁺未氧化，故只要通过证明溶液里是否含有Fe²⁺来证明氯气的量是否不足，可滴加酸性KMnO₄溶液看是否褪色来判断；
（8）SO₂和和氯气都能使品红褪色，SO₂是与品红结合成不稳定的无色物质，加热后仍为红色，氯气是利用与水作用生成的HClO的强氧化性使品红褪色，不能再恢复，褪色后的溶解里有Cl^-，故可通过下列三种方法鉴别使品红褪色的气体是SO₂还是氯气，方案一可观察通入气体是否无色，原因是SO₂无色的，氯气是黄氯色的；方案二可将褪色后的溶液加热看是否恢复红色，能恢复通入的是SO₂；方案三可滴加AgNO₃溶液看是否有白色沉淀生成，原因是通氯气后溶液里有Cl^-，会有AgCl生成；

解答 解：（1）反应CuFeS₂+O₂=FeS+SO₂+Cu中铜和氧元素的化合价降低被还原，每生成1molSO₂转移6mol电子，标况下33.6LSO₂$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，转移电子的物质的量为1.5mol×6=9mol，故答案为：铜和氧；9mol；
（2）配制一定物质的量浓度的稀盐酸250mL，量取时需要量筒和胶头滴管，溶解时需要烧杯和玻棒，转移时需要250mL的容量瓶和玻棒，除烧杯、量筒、玻璃棒外，还需250mL的容量瓶和胶头滴管，量取浓盐酸时仰视时液面高于刻度线，溶液的浓度偏大，定容时仰视，液面高于刻度线，溶液的浓度偏低，故答案为：250mL的容量瓶和玻棒；偏高、偏低；
（3）通入气体的目的是为了氧化Fe²⁺，同时不引入新杂质，选择氯气最好，加入绿色氧化剂H₂0₂也能达到目的，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：Cl₂；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制得，发生反应的离子反应方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（5）过滤操作需要的仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，其中玻璃棒的作用是引流，操作B为蒸发结晶，所需仪器为蒸发皿、玻璃棒，玻璃棒的作用为搅拌，故答案为：引流、搅拌；
（6）Fe3+溶液里易水解，为得到得到纯净的FeCl₃•6H₂O，加热过程中需要不断滴加稀盐酸，故答案为：在加热过程中，就不断滴加浓盐酸抑制Fe³⁺的水解；
（7）Fe²⁺的氧化是通入氯气，如果氯气量不足，会有少量Fe²⁺未氧化，滤液里就会含有少量Fe²⁺，可通过滴加酸性KMnO₄溶液看是否褪色来判断滤液里是否有Fe²⁺，证明通入的氯气是否过量，故答案为：Fe²⁺；滴加酸性高锰酸钾溶液，如果褪色说明溶液里仍有，通入氯气量不足，如果不褪色可证明通入氯气过量；
（8）SO₂和和氯气都能使品红褪色，SO₂是与品红结合成不稳定的无色物质，加热后仍为红色，氯气是利用与水作用生成的HClO强氧化性使品红褪色，不能再恢复，褪色后的溶解里有Cl^-，故可通过下列三种方法鉴别使品红褪色的气体是SO₂还是氯气，方案一观察通入气体的颜色，无色的是SO₂，黄氯色的是氯气；方案二将褪色后的溶液加热，恢复红色的是SO₂，仍为无色的是氯气，案三褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液有白色沉淀生成通入的是氯气，原因是通氯气后溶液里有Cl^-，会生成AgCl沉淀，故答案为：观察通入气体的颜色；将褪色后的溶液加热；向褪色后的溶液里滴加AgNO₃溶液．

点评 考查氧化还原反应的分析及电子转移，配制一定物质的量浓度的基本操作及误差分析，离子的检验与混合物的分离提纯，考查范围广，中等难度，错误率较高．