Question

工业上，将黄铜矿（CuFeS₂）通过8CuFeS₂+21O₂8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂反应制取铜及其硫和铁的化合物。

（1）上述反应中，还原剂为           。

（2）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制备Fe₂O₃。方法为：

①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。

②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe₂O₃。

据以上信息回答下列问题：

a．通过上述②，炉渣中的Al₂O₃变成了                             （写离子）。

b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。

提供的试剂：稀盐酸  稀硫酸  KSCN溶液  酸性KMnO₄溶液   NaOH溶液  碘水

所选试剂为                。

证明炉渣中含有FeO的实验现象为                                      。

（3）对上述炉渣中进行含铁量的测定步骤如下：

I．步骤③发生反应的离子方程式为                        。

II．步骤④中煮沸的作用是                             。

III．步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、            。

IV．若滴定过程中消耗0.100mol·L⁻¹KI溶液20.00mL，则炉渣中铁的百分含量为           。

Answer

（1）CuFeS2 （2）a．[Al(OH)4]- 或AlO2-  b．稀硫酸、酸性KMnO4溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液使酸性KMnO4溶液褪色（3）I．2Fe2++Cl2= 2Fe3++2Cl-II．赶走溶液中溶解的过量的Cl2  III．250mL容量瓶  （未答“250mL”不给分）IV．14% 

【解析】

试题分析：（1）在反应中CuFeS2中铁元素的化合价由+2价变为+3价，硫元素的化合价由-2价变为+4价做还原剂；（2）①用稀盐酸浸取炉渣发生的反应为：Al2O3 + 6H+=2Al3+ + 3H2O  

FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O   Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O  ②滤液中含有的金属阳离子有Al3+、Fe2+ 和Fe3+，氧化后含有Al3+和Fe3+，加过量氢氧化钠溶液发生的反应：Al3+ + 4OH-=AlO2- + 2H2O   Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓  a、通过上述②，炉渣中的Al2O3变成了AlO2- ；b验证炉渣中含有+2价的铁，应先加入稀硫酸溶解，生成亚铁离子，具有还原性，可与高锰酸钾发生氧化还原反应，酸化时不能加入盐酸，否则与高锰酸钾发生氧化还原反应，也不能直接加入硝酸，否则生成铁离子，不能检验，故答案为：稀硫酸、KMnO4溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液含有亚铁离子，与高锰酸钾发生氧化还原反应而使高锰酸钾褪色，故答案为：稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色；（3）分析工艺流程图发生的反应为：炉渣加足量稀硫酸：Al2O3 + 6H+=2Al3+ + 3H2O   FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O   Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O过滤，滤液中含有的金属阳离子有Al3+、Fe2+ 和Fe3+，通入足量Cl2：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- 滴定原理：2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2I．步骤③通入足量氯气发生反应的离子方程式为2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- ；II．过量的氯气能氧化I-，会影响实验结果，所以步骤④中煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2；。III．步骤⑤为溶液的配制，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶。IV．滴定过程中发生的反应为2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2，由反应式知n(I-)= n(Fe3+)=0.002mol，结合流程图知10.0g炉渣中铁的物质的量为0.025mol，质量为1.4g,质量分数为14%。

考点：以化学工艺流程为载体考查氧化还原反应基本概念、铁和铝的化合物的性质、溶液的配制以及关系式法计算。