Question

4．工业上接触法制硫酸过程中，在沸腾炉中煅烧硫铁矿（主要成分为FeS₂）的化学方程式为：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
请回答下列问题：
（1）已知S为-1价，则被氧化的元素是硫和铁．
（2）若煅烧1.0t的硫铁矿（杂质含量为30%，杂质中不含硫元素），且FeS₂的转化率为90%，则标准状况下，生成的SO₂体积为235.2m³．
（3）若硫铁矿煅烧不充分，则炉渣中混有+2价的铁元素，试设计一个简单的实验证明之．简述实验操作和有关的实验现象取少量炉渣，用稀硫酸溶解并过滤，在滤液中滴加几滴KMnO₄溶液，溶液褪色可证明炉渣中含有+2价的铁元素
供选择的试剂：CuSO₄溶液、稀硫酸、KMnO₄溶液、品红溶液、NaOH溶液等
（4）炉渣经提纯可制得FeCl₃，电子工业需要用30%的FeCl₃溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路版．请写出FeCl₃溶液与铜反应的化学方程式2FeCl₃ +Cu=2FeCl₂ +CuCl₂．检验反应后的溶液中存在Fe³⁺的试剂可用KSCN溶液欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl₃溶液，下列试剂中，需要用到的一组是（填字母）A．
①蒸馏水 ②铁粉 ③浓硝酸 ④稀盐酸 ⑤浓氨水 ⑥氯水
A．①②④⑥B．①③④⑥C．②④⑤D．①④⑥

Answer 1

分析 （1）S为-1价，则铁为+2价，该反应中硫元素和铁元素的化合价都升高，在反应中被氧化；
（2）根据反应方程式结合题中数据计算出生成的二氧化硫的体积；
（3）检验亚铁离子，通常使用酸性高锰酸钾溶液，需要用稀硫酸溶解样品，据此设计实验方案；
（4）铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁；
检验溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，溶液变红说明Fe³⁺存在；
根据先用过量铁粉将铜离子转化成铜单质，然后加入盐酸消耗掉过量的铁粉，再加入氯水将亚铁离子还原成铁离子，据此选择使用的试剂．

解答 解：（1）反应4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃ +8SO₂中，FeS₂的S元素为-1价，则铁元素为+2价，反应后生成+3价的氧化铁和+4价的S，则铁元素和硫元素在反应中都被氧化，
故答案为：铁和硫；
（2）若煅烧1.0t的硫铁矿（杂质含量为30%，杂质中不含硫元素），且FeS₂的转化率为90%，则
       4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃ +8SO₂，
       480g                    8×22.4L
1×10⁶g×（1-30%）×90%         V（SO₂）
列出比例：$\frac{480g}{1×1{0}^{6}g×（1-30%）×90%}$=$\frac{8×22.4L}{V（S{O}_{2}）}$
则：V（SO₂）=235200L=235.2m³，
故答案为：235.2；
（3）若硫铁矿煅烧不充分，则炉渣中混有+2价的铁元素，利用稀酸溶解后生成的亚铁离子具有还原性，而KMnO₄溶液具有强氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，则选择试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液，操作方法及现象为：取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，观察到溶液使KMnO₄溶液褪色，则证明炉渣中混有+2价的铁元素，
故答案为：取少量炉渣，用稀硫酸溶解并过滤，在滤液中滴加几滴KMnO₄溶液，溶液褪色可证明炉渣中含有+2价的铁元素；
（4）铜与氯化铁反应生成氯化铁、氯化亚铁，反应方程式为：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，
检验溶液中Fe³⁺存在通常用KSCN溶液，取少量溶液与试管中，滴加KSCN溶液，溶液变红说明Fe³⁺存在，腐蚀废液中含氯化铜、氯化亚铁以及氯化铁，加入过量的铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，和氯化铜反应生成金属铜和氯化亚铁，即Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，过滤，所得的滤液是氯化亚铁，滤渣是金属铜和过量的铁，铜不能盐酸反应，而金属铁可以，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，向滤渣中加入足量的盐酸可以将铜分离，再过滤，得到的滤液是氯化亚铁，氯气具有氧化性，能将亚铁离子氧化为三价铁，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后向滤液中通入氯气即可，则选用的试剂有：①蒸馏水、②铁粉、④稀盐酸、⑥氯水，
故答案为：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂；KSCN溶液；A．

点评 本题考查性质实验方案的设计，题目难度中等，涉及化学方程式书写、化学方程式计算、性质方案设计、氧化还原反应判断、常见离子检验方法知识，明确常见物质性质为解答关键，试题培养了学生的分析能力及化学计算、化学实验能力．