Question

【化學——選修化學與技術】（15分）現有一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產物的新工藝，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：

注：反應Ⅱ的離子方程式為Cu²⁺+CuS+4Cl^—＝2［CuCl₂］^－＋S
請回答下列問題：
(1)從黃銅礦冶煉粗銅的傳統工藝是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉變為銅。這種方法的缺點是 _____________________ ________、___________________________________ 。
(2)反應Ⅰ的產物為（填化學式） ___________________ 。
(3)反應Ⅲ的離子方程式為  ____________________________________________________ 。
(4)一定溫度下，在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸銅晶體，其原因是 ___________
(5)黃銅礦中Fe的化合價為＋2，對于反應：8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，下列有關該反應的說法正確的是 ___________________ （填字母）。

A．反應中被還原的元素只有氧	B．反應生成的SO2直接排放會污染環境
C．SO2既是氧化產物又是還原產物	D．當有8mol銅生成時，轉移電子數目為100NA

(6)某硫酸廠為測定反應Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分數，取280mL（已折算成標準狀況）氣體樣品與足量Fe₂(SO₄)₃溶液完全反應后，用濃度為0.02000 mol/L的K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00 mL 。
已知：Cr₂O₇^2－+ Fe^2＋+ H^＋→Cr³⁺+ Fe^3＋+ H₂O（未配平）
①SO₂通入Fe₂(SO₄)₃溶液，發生反應的離子方程式為 ____________________________________ 。
②反應Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分數為________________________________________________ 。

Answer 1

共15分。（1）SO₂會導致大氣污染（1分），同時要消耗大量的熱能（1分）
（2）FeS₂（1分）、CuS（1分） （3）4CuCl₂^－+O₂+4H⁺＝4Cu²⁺＋8Cl^－+2H₂O（2分）
（4）該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅（2分）
（5）BCD（2分，漏選1個得1分，錯選或漏選2個以上不得分）
（6）①SO₂ + 2Fe³⁺+ 2H₂O＝SO₄^2-+ 2Fe²⁺+ 4H⁺（2分） ②12.00%（2分

試題分析：（1）在高溫下煅燒，則會要消耗大量的熱能；其次生成的SO₂會導致大氣污染。
(2)根據黃銅礦中元素的化合價、單質S的化學性質以及反應Ⅱ的離子方程式可知，反應Ⅰ的產物為FeS₂、CuS。
（3）反應Ⅲ是氧氣氧化CuCl₂^－離子，所以該反應的離子方程式為4CuCl₂^－+O₂+4H⁺＝4Cu²⁺＋8Cl^－+2H₂O。
（4）由于該溫度下，硫酸銅的溶解度小于氯化銅，所以會析出硫酸銅晶體。
（5）根據方程式可知，銅和氧元素的化合價降低，被還原，A不正確；SO₂是大氣污染物，不能隨意排放，B正確；S的化合價升高，所以SO₂既是氧化產物又是還原產物，C正確；當有8mol銅生成時，轉移電子的物質的量是8mol×2＋21mol×4＝100mol，則選項D正確，答案選BCD。
（6）①硫酸鐵能氧化SO₂生成硫酸，則①SO₂通入Fe₂(SO₄)₃溶液，發生反應的離子方程式為SO₂ + 2Fe³⁺+ 2H₂O＝SO₄^2-+ 2Fe²⁺+ 4H⁺。
②消耗K₂Cr₂O₇的物質的量是0.02000 mol/L×0.025L＝0.0005mol，則根據電子電子守恒可知，亞鐵離子的物質的量是0.0005mol×6＝0.003mol，所以根據方程式可知，SO₂的物質的量是0.003mol÷2＝0.0015mol，因此反應Ⅳ所得氣體中SO₂的體積分數為。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，貼近高考，側重對學生能力的培養和解題方法的指導，有助于培養學生邏輯推理能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。該題的關鍵是準確判斷出有關元素的化合價變化情況，如何結合題意并借助于電子得失守恒進行判斷和計算即可。