Question

（10分）工業上綜合利用黃銅礦（CuFeS₂）制備凈水劑高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）、銅及其化合物的工業流程如下圖所示：

（1）冶煉銅的反應為8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂。若中CuFeS₂鐵元素的化合價為+2，1molCuFeS₂參與反應轉移電子的物質的量為_______ mol。
（2）利用爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）制備高鐵酸鈉的方法為：
①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾；
②向濾液中加入足量H₂O₂溶液，再加入足量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、于燥得Fe（0H）₃；
③Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉。
a．寫出制取高鐵酸鈉的化學方程式：______________________；
b．驗證爐渣中含有FeO必要的化學試劑為________________________。
（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質，電解反應為2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑。銅棒上發生的電極反應式為_________________________________________。（5）直接排放含SO₂的煙氣會形成酸雨，危害環境。用NaOH溶液吸收SO₂的過程中，pH隨n（SO₃^2－）：n（HSO₃^－）變化關系如下表：

n（SO32－）:n（HSO3－）	91:9	1:1	1:91
pH（25℃）	8.2	7.2	6.2

當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度由大到小的順序為是________________。

Answer 1

（1）12.5mol（2分）
（2）2Fe（OH）₃＋3NaClO＋4NaOH＝2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O（2分） 稀硫酸   KMnO₄（2分）
（3）2Cu－2e^－＋H₂O＝Cu₂O＋2H^＋（2分）
（4）c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－） ＞c（OH^－）＝c（H^＋） （2分）

試題分析:（1）CuFeS₂鐵元素的化合價為+2，則S元素的化合價為－2價。在反應中鐵元素的化合價部分從＋2價升高到＋3價，失去1個電子。S元素的化合價從－2價升高到＋4價，失去6個電子。銅元素的化合價從＋2價降低到0價，氧元素的化合價從0價降低到－2價。因此8molCuFeS₂處于反應共轉移電子的物質的量＝8mol×2＋21mol×4＝100mol，則1molCuFeS₂參與反應轉移電子的物質的量為＝12.5mol。
（2）a、Fe（OH）₃與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉。在反應中鐵元素的化合價從＋3價升高到＋6價，失去3個電子。氯元素的化合價從＋1價降低到－1價，得到2個電子。因此根據電子得失守恒可知，還原劑Fe（OH）₃與氧化劑NaClO的物質的量之比＝2:3，則反應的化學方程式為2Fe（OH）₃＋3NaClO＋4NaOH＝2Na₂FeO₄＋3NaCl＋5H₂O。
b、FeO中鐵元素的化合價為＋2價，具有還原性。因此要驗證爐渣中含有FeO，則可以用硫酸酸酸化的高錳酸鉀溶液，實驗現象是溶液褪色，因此需要的試劑是稀硫酸、高錳酸鉀。
（3）根據總的方程式可知，在反應中銅元素的化合價升高，因此銅與電源的正極相連，作陽極，失去電子發生氧化反應，電極反應式為2Cu－2e^－＋H₂O＝Cu₂O＋2H^＋。
（4）根據表中數據可知，隨著n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）的減小，溶液的酸性逐漸增強。所以當溶液顯中性時n（SO₃^2－）:n（HSO₃^－）＜1:1，則溶液中離子濃度大小順序是c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2－） ＞c（OH^－）＝c（H^＋）。