问答网 问答 初中 化学 据报道,有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中,能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐.发生的反应为:4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O.(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2,上述反应中被氧化
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据报道,有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中,能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐.发生的反应为:4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O.(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2,上述反应中被氧化
问题描述:

据报道,有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中,能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐.发生的反应为:4CuFeS2+2H2SO4+17O2═4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O.

(1)CuFeS2中Fe的化合价为+2,上述反应中被氧化的元素是___,检验反应后溶液中含有Fe3+的试剂是___.

(2)工业生产中利用上述反应后的溶液,按如图1的流程可制备胆矾(CuSO4•5H2O):

①步骤二的操作名称是___.

步骤三的操作包括蒸发浓缩、___、过滤、洗涤.

②请解释步骤一加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3+的原因:___.

(3)有人提出可以利用如图2的装置从溶液B中提炼金属铜.该过程中右侧电极的反应式是___.若溶液B为200mL,电解一段时间后,测得某电极增重0.64g.停止通电,此时溶液pH=___(溶液体积不变).

(4)Fe(OH)3在碱性条件下可被氯酸钾氧化为K2FeO4,K2FeO4有很强的氧化性,由Cu、K2FeO4和KOH溶液可形成碱性电池,Cu和K2FeO4分别是电池的负极和正极材料.

①该电池正极的电极反应是___.

②该电池总反应的离子方程式是___.

陈新度回答:
  (1)在4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O反应中,CuFeS2中Fe从+2价变为产物中的+3价,硫从-2价变为产物中的+6价,Fe和CuFeS2中的S化合价升高,在反应中被氧化;铁离子遇到KSCN溶液会变红色,所以检验反应后溶液中含有Fe3+的试剂是KSCN溶液;   故答案为:Fe和CuFeS2中的S;KSCN溶液;   (2)①步骤二的操作是分离固体和液体混合物,采用过滤操作;CuSO4溶解度受温度影响较大,将硫酸铜溶液蒸发浓缩后,将热的硫酸铜溶液静置并慢慢降温,得到硫酸铜晶体,   故答案为:过滤;冷却结晶;   ②加入CuO,CuO与H+反应使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中c(Fe3+)•c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],导致Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去,   故答案为:加入CuO与H+反应,使c(H+)减小,c(OH-)增大,使溶液中Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去;   (3)CuSO4溶液中铜离子的放电能力大于氢离子的放电能力,所以铜离子先放电;氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力,氢氧根离子先放电,阳极上失电子,发生氧化反应,所以该过程中右边电极氢氧根离子在阳极上失电子生成氧气4OH--4e-=O2↑+2H2O;阴极的电极反应方程式是Cu2++2e-═Cu,当生成金属铜为0.64g时,即生成金属铜的物质的量是0.01mol,此时生成硫酸的物质的量是0.01mol,氢离子浓度是0.01mol×20.2L
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