Question

（13分）我國是世界上發現和使用銅及銅器最早的國家之一，直到現在銅及其化合物在工農業生產中仍然有著廣泛的應用。
（1）工業上可以用黃銅礦（主要成分CuFeS₂）為原料冶煉銅。主要反應如下:
① 2CuFeS₂+4O₂=Cu₂S+3SO₂+2FeO      ② 2Cu₂S + 3O₂=2SO₂+2Cu₂O③ Cu₂S+ 2Cu₂O="6Cu+" SO₂
在③中被氧化與被還原元素原子的物質的量之比為             ；若由3mol CuFeS₂生成3molCu，理論上消耗O₂的物質的量為              。
（2）常溫下Cu₂O能溶于稀硫酸，得到藍色溶液和紅色固體，可以利用該性質檢驗工業上冶煉銅得到的粗銅中是否含有Cu₂O，寫出此反應的離子方程式                                                        。
（3）刻蝕印刷電路的廢液中含有大量的CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃，任意排放將導致環境污染和資源的浪費，  為了使FeCl₃循環利用和回收CuCl₂，現設計如下生產過程：

①試劑Y的名稱           ；物質X最好是          （填化學式）。
②若常溫下1L廢液中含CuCl₂、FeCl₂、FeCl₃的物質的量濃度均為0.5mol·， 則加入Cl₂氣和物質X使溶液的pH在                 范圍時（設溶液體積保持不變），鐵元素完全轉化為Fe(OH)₃，而CuCl₂不產生沉淀。( K_SP [Fe(OH)₃]=1.0×10^—38、  K_SP[Cu(OH)₂]=2.0×10^—20  、  lg5=0.7)

Answer 1

（13分）
（1）1﹕6 （2分）， 7.5mol（3分，沒單位扣1分）。
（2）Cu₂O＋2H⁺＝Cu＋Cu²⁺＋H₂O （2分，沒配平扣1分，化學式錯0分）
（3）①鹽酸或氯化氫（1分）；CuO （2分）。② 3.0—4.3（3分）

試題分析：（1） Cu₂S+ 2Cu₂O="6Cu+" SO₂中，被氧化的元素即化合價升高的元素是S元素，被還原的元素即化合價降低的元素是Cu元素，由方程式可知，③中被氧化與被還原元素原子的物質的量之比為1:6；
由①得6CuFeS₂～12O₂～3Cu₂S； 由②得 2Cu₂S ～ 3O₂～2Cu₂O， 由③Cu₂S～ 2Cu₂O～6Cu，所以最終得關系式6CuFeS₂～15O₂～6Cu，若由3mol CuFeS₂生成3molCu，理論上消耗O₂的物質的量為7.5mol；
（2）常溫下Cu₂O能溶于稀硫酸，得到藍色溶液和紅色固體，根據氧化還原反應理論，藍色溶液為硫酸銅溶液，紅色固體為單質銅，離子方程式為Cu₂O＋2H⁺＝Cu＋Cu²⁺＋H₂O；
（3）①由氫氧化鐵生成氯化鐵，需要試劑Y是稀鹽酸或氯化氫；加入X的目的是調節溶液pH，使鐵離子沉淀，所以為了不引入新的雜質，X最好選擇CuO；
②加入氯氣后銅離子的濃度仍是0.5mol/L,鐵離子的濃度為1.0mol/L，根據所給沉淀的溶度積計算氫氧化鐵完全沉淀時的c（OH^-）³=1.0×10^—38 /1.0×10^—5mol·， 則c（OH^-）=1.0×10^—11mol·， pH=3；當銅離子開始沉淀時，c（OH^-）²=2.0×10^—20 /0.5=4.0×10^—20mol·，c（OH^-）=2.0×10^—10mol·，pH=4.3，所以鐵元素完全轉化為Fe(OH)₃，而CuCl₂不產生沉淀時溶液對pH的范圍是3.0—4.3。