Question

由黃銅礦(主要成分是CuFeS₂)煉制精銅的工藝流程示意圖如下：

（1）在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1000℃左右，黃銅礦與空氣反應生成Cu和Fe的低價硫化物，兩種低價硫化物的化學式分別為________、_______。在反應過程中還有一部分Fe的硫化物轉化為低價氧化物，其化學反應方程式為____________。
（2）冰銅(Cu₂S和FeS互相熔合而成)含Cu量較低。轉爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)在1200℃左右吹入空氣進行吹煉。冰銅中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，，每有1mol氧氣參加反應，生成氧化產物的物質的量為_________。生成的Cu₂O與Cu₂S反應，可制得含Cu量較高的粗銅。
（3）粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，c為粗銅板， 則a端應連接電源的_____極(填“正”或“負”)，若粗銅中含有Au、Ag、Fe雜質，則電解過程中c電極上發生反應的方程式有__________。

（4）可以應用酸性高錳酸鉀溶液滴定法測定反應后電解液中鐵元素的含量。滴定時不能用堿式滴定管盛放酸性高錳酸鉀溶液的原因是____________，發生反應的離子方程式為_____________，滴定時，錐形瓶中的溶液會接觸空氣，測得鐵元素的含量會____(填“偏高”或“偏低”)。

Answer 1

（1）Cu₂S、FeS(每空1分)；2FeS+3O₂2FeO+2SO₂(缺少條件的扣1分)
（2）2/3mol(3分，沒有單位或單位錯誤扣1分)
（3）正(1分)，Fe－2e^－=Fe²⁺；Cu－2e^－=Cu²⁺(4分，每個方程式2分)
（4）酸性高錳酸鉀有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管上的橡皮管(或易使橡皮管老化)，所以不能用堿式滴定管盛酸性高錳酸鉀溶液(必須答出兩個要點：一是氧化性；二是橡皮管。缺少一個要點不得分)。
5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；偏低。

試題分析：（1）Cu的低價為+1價，Fe的低價為+2價，所以兩種低價硫化物的化學式分別為Cu₂S、FeS；Fe的硫化物轉化為低價氧化物，FeS與O₂反應生成FeO和SO₂，配平可得化學方程式：2FeS+3O₂2FeO+2SO₂。
（2）Cu₂S被氧化為Cu₂O的反應方程式為：2Cu₂S+3O₂2Cu₂O+2SO₂，根據化學方程式可得生成的氧化產物為SO₂，物質的量為2/3mol。
（3）c為粗銅板，為陽極，則a端應連接電源的正極；Fe的活潑性大于Cu，所以陽極即c電極Fe和Cu失電子，發生反應的方程式為：Fe－2e^－=Fe²⁺；Cu－2e^－=Cu²⁺。
（4）堿式滴定管含有橡皮管，易被強氧化劑氧化而老化，酸性高錳酸鉀具有強氧化性，所以不能用堿式滴定管盛酸性高錳酸鉀溶液；MnO₄?在酸性條件下把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，MnO₄?被還原為Mn²⁺，根據化合價升降法配平可得離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；滴定時，錐形瓶中的溶液會接觸空氣，空氣中的O₂能氧化Fe²⁺，所以酸性高錳酸鉀溶液用量減少，測得鐵元素的含量會偏低。