Question

黃銅礦CuFeS₂可用于冶煉銅，冶煉過(guò)程中需要空氣和硅石，硅石主要用于形成爐渣，其反應(yīng)的總方程式為：
2CuFeS₂+2SiO₂+5O₂=2Cu+2FeSiO₃+4SO₂．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，則反應(yīng)中被還原的元素是

Cu、O

（填元素符號(hào)）．
（2）黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣中主要含F(xiàn)e₂O₃、FeSiO₃、SiO₂、Al₂O₃等，請(qǐng)完成以下驗(yàn)證爐渣中含有+2價(jià)的鐵的探究過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題：
僅限選擇的試劑有：
稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KMnO₄溶液、KSCN溶液．
①應(yīng)選用試劑為

稀硫酸、KMnO₄溶液

．
②有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色

．
（3）最近我國(guó)發(fā)現(xiàn)，以黃銅礦為原料在沸騰爐中和空氣反應(yīng)，生成物冷卻后經(jīng)溶解、除鐵、結(jié)晶得到CuSO₄?5H₂O，生產(chǎn)成本降低了許多．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

沸騰爐溫度/℃	560	580	600	620	640	660
生成物中含水溶性銅化合物的百分含量/%	90.12	91.24	93.50	92.38	89.96	84.23
生成物中含酸溶性銅化合物的百分含量/%	92.00	93.60	97.08	97.82	98.16	98.19

則①實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的沸騰爐溫度為 600～620℃，控制溫度的方法是

控制加入CuFeS₂的速度（原因：CuFeS₂與O₂反應(yīng)放熱）

．
②溫度高于600℃生成物中水溶性銅化合物百分含量下降的原因是

生成的CuSO₄發(fā)生了分解生成酸溶性銅化合物

．
（4）另?yè)?jù)報(bào)道，有一種叫Thibacillus ferroxidans的細(xì)菌，在酸性溶液中利用氧氣可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）若CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，則Fe為+2價(jià)，S為-2價(jià)，反應(yīng)中Cu和O元素化合價(jià)降低，S元素化合價(jià)升高；
（2）驗(yàn)證爐渣中含有+2價(jià)的鐵，應(yīng)先加入稀硫酸溶解，生成亞鐵離子，具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）水溶性銅化合物為CuSO₄?5H₂O，酸溶性銅化合物為CuO，溫度較高時(shí)，CuSO₄?5H₂O可分解生成CuO，CuFeS₂與O₂反應(yīng)放熱，可通過(guò)控制加入CuFeS₂的速度調(diào)節(jié)溫度；
（4）根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答：解：（1）若CuFeS₂中Cu的化合價(jià)為+2，則Fe為+2價(jià)，S為-2價(jià)，反應(yīng)中Cu和O元素化合價(jià)降低，被還原，故答案為：Cu、O；
（2）①驗(yàn)證爐渣中含有+2價(jià)的鐵，應(yīng)先加入稀硫酸溶解，生成亞鐵離子，具有還原性，可與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，酸化時(shí)不能加入鹽酸，否則與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，也不能直接加入硝酸，否則生成鐵離子，不能檢驗(yàn)，
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；
②稀硫酸浸取爐渣所得溶液含有亞鐵離子，與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使高錳酸鉀褪色，
故答案為：稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色；
（3）①CuFeS₂與O₂反應(yīng)放熱，可通過(guò)控制加入CuFeS₂的速度調(diào)節(jié)溫度，
故答案為：控制加入CuFeS₂的速度（原因：CuFeS₂與O₂反應(yīng)放熱）；
②水溶性銅化合物為CuSO₄?5H₂O，酸溶性銅化合物為CuO，溫度較高時(shí)，CuSO₄?5H₂O可分解生成CuO，則在600℃以上時(shí)水溶性銅化合物含量減少，
故答案為：生成的CuSO₄發(fā)生了分解生成酸溶性銅化合物；
（4）在酸性溶液中利用氧氣可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，則應(yīng)有硫酸參加反應(yīng)，且生成硫酸銅，硫酸鐵和水，
反應(yīng)的方程式為4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案為：4CuFeS₂+2H₂SO₄+17O₂=4CuSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查考查較為綜合，涉及物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力，為高考常見(jiàn)題型，難度中等．