Question

【題目】我國古代許多著作在化學學科知識上都體現出了一定水平的認識。其中《管子地數》中有記載：“上有丹沙者，下有黃金；上有慈石者，下有銅金。”

Ⅰ.“丹沙者丹砂也”，丹砂是古代煉丹的重要原料，也是實驗室處理水銀灑落后的產物。你認為丹砂主要成分是_____；(填化學式)“慈石者磁石也”，請寫出磁石溶于鹽酸的離子方程式：_____；

Ⅱ.“銅金者，斑巖銅礦也。”

安徽宣城茶亭銅金礦床是長江中下游成礦帶中新發現的一個大型斑巖型礦床。斑巖銅礦中Cu主要以銅﹣鐵硫化物(主要為CuFeS2)的形式存在。以黃銅礦(主要成份為CuFeS2，含少量雜質SiO2等)為原料，進行生物煉銅，同時得到副產品綠礬(FeSO47H2O)。其主要流程如圖：

已知：①“反應1”：4CuFeS2 +2H2SO4 +17O2 ═4CuSO4 +2Fe2(SO4)3 +2H2O

②部分陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和完全沉淀時溶液的pH如表：

沉淀物	Cu(OH)2	Fe(OH)3	Fe(OH)2
開始沉淀pH	4.7	2.7	7.6
完全沉淀pH	6.7	3.7	9.6

(1)“反應1”中，每生成1 mol CuSO4轉移電子數為_____NA；

(2)“試劑a”是_____，“試劑b”是_____；

(3)“反應2”中加CuO調pH為3.7～4.7的目的是_____；

(4)“操作X”應為_____、_____、過濾、洗滌；請簡述上述“操作X”中如何對所得 FeSO47H2O晶體進行洗滌_____；

(5)簡述如何判斷“反應5”已進行完全：_____。

Answer 1

【答案】HgS Fe3O4+8H +＝2Fe 3++Fe 2++4H2O 17 Fe粉 稀硫酸 使Fe 3+形成Fe(OH)3沉淀，防止生成Cu(OH)2沉淀 加熱濃縮 冷卻結晶 向漏斗中加入蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復2﹣3次 取少量反應后濾液加入幾滴硫氰化鉀溶液，若無明顯現象則證明反應進行完全

【解析】

Ⅰ.實驗室用硫磺粉處理灑落的水銀，生成的產物為HgS；磁石的主要成分為四氧化三鐵，與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵和水；

Ⅱ.（1）根據方程式中物質元素化合價的變化確定轉移電子的數目；

（2）鐵粉可將Fe3+還原為Fe2+；

（3）將pH調節為3.7～4.7，可將Fe3+完全沉淀而不產生Cu(OH)2沉淀；

（4）由溶液得到晶體，可進行加熱濃縮、冷卻結晶等操作；

（5）反應5為硫酸鐵與鐵粉的反應，可用檢驗鐵離子的方法檢驗是否反應完。

Ⅰ.由題意可知丹砂為實驗室處理水銀灑落后的產物，應為HgS；磁石的主要成分為四氧化三鐵，與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵和水，反應的離子方程式為Fe3O4+8H +＝2Fe 3++Fe 2++4H2O；

Ⅱ.（1）涉及反應為4CuFeS2 +2H2SO4 +17O2 ═4CuSO4 +2Fe2(SO4)3 +2H2O，反應中S元素化合價由﹣2價升高到+6價，Fe元素化合價由+2價升高到+3價，生成4molCuSO4，則消耗17mol氧氣，轉移68mol電子，則生成1molCuSO4，轉移17mol電子，故答案為：17；

（2）試劑a是Fe，試劑b是稀硫酸；

（3）加CuO調pH為3.7～4的目的是使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，防止生成Cu(OH)2沉淀，

（4）由溶液得到晶體，可進行加熱濃縮、冷卻結晶等操作，洗滌晶體，可向漏斗中加入蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復2﹣3次；

（5）反應5為硫酸鐵與鐵粉的反應，可用檢驗鐵離子的方法檢驗是否反應完，方法是取少量反應后濾液加入幾滴硫氰化鉀溶液，若無明顯現象則證明反應進行完全。