Question

4．Al、Fe、Cu、S都是中学化学常见元素．某混合物由Al₂O₃、Cu₂O、Fe₃O₄组成，将该混合物进行如图1处理：

①滤渣A的化学成分为Cu（填化学式），则上述过程中，含“铜”物质发生反应的离子方程式为Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
②滤液A中有无Fe³⁺？无（填“有”或“无”），验证方法是取少许滤液A放于小试管中，向其中滴加几滴 KSCN溶液，溶液不变为红色（所述验证方法需与前一空的结论一致）
③向滤液A中加入过量NaOH溶液时Al³⁺发生反应的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（1）CuFeS₂中Fe的化合价为+2价，CuFeS₂与氧气反应可得产物Cu₂S、FeS和SO₂，则该反应的氧化产物为SO₂（填化学式）．
（2）SO₂的排放会造成大气污染，可设计如图2所示装置用SO₂生产硫酸．写出SO₂的电极反应方程式：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，也可用NaOH溶液吸收SO₂，所得NaHSO₃溶液pH＜7，则该溶液中存在离子的物质的量浓度由大到小的顺序是C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）Cu₂O与酸反应生成Cu和Cu²⁺，Al₂O₃与酸反应生成Al³⁺，Fe₃O₄与酸反应生成Fe²⁺、Fe³⁺，Fe³⁺与Cu反应生成Fe²⁺，则滤液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，滤渣A中含Cu，检验铁离子用硫氰酸钾溶液；
（2）CuFeS₂中Cu为+2价，S为-2价，则由化合物中元素的化合价代数和为0可知Fe为+2价，CuFeS₂与氧气反应可得产物Cu₂S、FeS和SO₂气体，S元素的化合价升高；
（3）通入SO₂和过量的空气，SO₂几乎被完全吸收，生成硫酸，在负极上二氧化硫失电子生成硫酸根离子，

解答 解：（1）Cu₂O与酸反应生成Cu和Cu²⁺，Al₂O₃与酸反应生成Al³⁺，Fe₃O₄与酸反应生成Fe²⁺、Fe³⁺，Fe³⁺与Cu反应生成Fe²⁺，则滤液A中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，滤渣A中含Cu；
①由上述分析可知，滤渣A的化学成分为Cu，则上述过程中，含“铜”物质发生反应的离子方程式为Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，
故答案为：Cu；Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
②Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺中Cu过量，则滤液中不含Fe³⁺，检验方法为取少量滤液A加KSCN溶液，无现象，
故答案为：无；取少许滤液A放于小试管中，向其中滴加几滴 KSCN溶液，溶液不变为红色；
③向滤液A中加入过量NaOH溶液时，Al³⁺发生反应的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）CuFeS₂中Cu为+2价，S为-2价，则由化合物中元素的化合价代数和为0可知Fe为0-（-2）×2-（+2）=+2价，CuFeS₂与氧气反应可得产物Cu₂S、FeS和SO₂气体，S元素的化合价升高，该反应的氧化产物为SO₂，
故答案为：+2；SO₂；
（3）通入SO₂和过量的空气，SO₂几乎被完全吸收，生成硫酸，化学反应为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，在负极上二氧化硫失电子反应生成硫酸根离子，电极反应式为SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，用NaOH溶液吸收SO₂，所得NaHSO₃溶液pH＜7，溶液显酸性，说明亚硫酸根离子电离大于其水解，则该溶液中存在离子的物质的量浓度由大到小的顺序是C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）；
故答案为：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，C（Na⁺）＞C（HSO₃^-）＞C（H⁺）＞C（SO₃^2-）＞C（OH^-）；

点评 本题考查分离提纯的综合应用及金属化合物的性质，为高频考点，把握物质的性质、流程中的反应、原电池原理等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．