(12)2007高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十二章副族元素及其化合(4)

（1）写出A的化学式。 （2）写出A的生成反应方程式。 （3）写出A与氯气反应的化学方程式。 （4）写出A与盐酸反应的化学方程式。

分析：MX具有ZnS的结构，是M︰X = 1︰1的组成，A只可能是CuS、CuP、CuO和

CuH等，显然，只有CuH才与其他信息对应。解决了A是什么，其余问题就迎刃而解。

解：（1）CuH

（2）4CuSO4 + 3H3PO2 + 6H2O = 4CuH + 3H3PO4 + 4H2SO4 （3）2CuH + 3Cl2 = 2CuCl2 + 2HCl

（4）CuH + HCl = CuCl + H2 或CuH + 2HCl = HCuCl2 + H2或CuH + 2HCl = H2CuCl3 + H2 例4、用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应写成：

CuFeS2 + SiO2 + O2 → Cu + FeSiO3 + SO2

事实上冶炼反应是分步进行的。①黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁；②硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁，并与二氧化硅反应生成矿渣；③硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜；④硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。

（1）写出上述分步反应的化学方程式。 （2）配平总反应方程式的系数。

（3）据最新报道，有一种叫Thibacillus ferroxidans 的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。试写出配平的化学方程式。

（4）最近我国学者发现，以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中和O2（空气）反应，生成物冷却后经溶解、除铁、结晶，得到CuSO4·5H2O，成本降低了许多。实验结果如下：

回答如下问题：

①CuFeS2和O2主要反应的方程式为 。 ②实际生产过程中沸腾炉的温度为600~620℃。控制反应温度的方法是 ③温度高于600~620℃生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是

分析：化学方程式配平的方法很多，现以（2）为例。由于氧化还原的电子得失总数相等，可假设CuFeS2 中Cu、Fe、S的氧化态分别为 +2、+2、–2，这样，铁在反应中氧化态不变，1

1 mol Cu + 2 mol SO2，10 mol e 应由5/2 mol O2获得。 mol CuFeS2

－

（3）中生成的硫酸盐，因有氧气参加反应，应为Cu2+、Fe3+ 盐。

（4）中的反应类似“煅烧黄铁矿”的反应：4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2。从题给信息看，生成物中没有水溶性铁，可见黄铜矿在沸腾炉里的燃烧产物中铁是以氧化物的形式存在的，而不是硫酸盐。

解：（1）①2CuFeS2 + O2 ②2FeS + 3O2

10mole

Cu2S + 2FeS + SO2

FeSiO3

2FeO + 2SO2 ； FeO + SiO2

③2Cu2S + 3O2

④Cu2S + 2Cu2

O

2Cu2O + 2SO2 6Cu + SO2。

2Cu + 2FeSiO3 + 4SO2。

（2）2CuFeS2 + 2SiO2 + 5O2

（3）4CuFeS2 + 2H2SO4 +17O2 细菌 4CuSO4 +Fe2(SO4)3 + 2H2O. (4)①4CuFeS2 + 15O2

4CuSO4 + 2Fe2O3 + 4SO2

②控制加入CuFeS2的速度（因CuFeS2与O2反应放热） ③CuSO4 = CuO + SO3 （写成SO2 + 1/2O2也可）

例5、向硫酸四氨合铜的水溶液中通入SO2至溶液呈微酸性，生成白色沉淀A。元素分析表明A含Cu、N、S、H、O五种元素，而且物质的量之比为Cu︰N︰S = 1︰1︰1。激光拉曼光谱和红外光谱显示A的晶体里有一种呈三角椎体和一种呈正四面体的离子（或分子）。磁性实验指出A呈逆磁性。

（1）写出A的化学式。

（2）写出生成A的配平的化学方程式

（3）将A和足量的10 mol/L H2SO4混合微热，生成沉淀B、气体C和溶液D。B是主要产品，尽管它是常见物质，本法制得的呈超细粉末状，有重要用途。写出这个反应式（配平）。

（4）按（3）操作得到B的最大理论产率是多大？

（5）有人设计了在密闭容器里使A和硫酸反应，结果B的产率大大超过按（4）的估计。问：在这种设计操作下，B的最大理论产率多大？试对此作出解释。

分析：（4）A与H2SO4混合发生复分解反应生成SO2气体，同时Cu+ 在酸性条件下歧化为Cu2+ 和Cu。2Cu+ = Cu2+ + Cu故（3）的产率最大为50%

（5）在密闭容器中反应生成的SO2与Cu2+ 反应，Cu2+ 被还原成Cu+，Cu+ 再歧化，循环往复。故理论产率会接近100%。

解：

（1）A为CuNH4SO3

（2）2Cu(NH3)4SO4 + 3SO2 + 4H2O = 2CuNH4SO3↓+ 3(NH4)2SO4 （3）2CuNH4SO3 + 2H2SO4 = Cu + CuSO4 + 2SO2 + 2H2O + (NH4)2SO4 （4）50%

（5）100%，因为SO2循环使用，直至所有CuSO4还原为Cu，故理论产率可达100%。 例6、在MnCl2溶液中加入适量的HNO3，再加入NaBiO3，溶液中出现紫色后又消失。试说明其原因，并写出有关反应的化学方程式。

分析：NaBiO3固体是极强的氧化剂，在酸性介质中能将Mn2+ 离子氧化为MnO ，4（紫色）但MnO 如溶液中存在还原剂，氧化还原反应能继续发生。Cl 离子具4离子也具有强氧化性，

－

有还原性，故MnO MnO 当Mn2+ 过4 离子与Cl离子发生氧化还原反应，4 的紫色立即消失。

－

4+ 多时，Mn2+ 也可作还原剂与MnO 的化合物，4 发生氧化还原反应，生成中间价态的Mn

MnO2的存在使溶液产生棕褐色的沉淀。从上面的分析可知，是还原性物质的存在与具有强氧化性的MnO 4发生氧化还原反应而使紫色消失的。

解：NaBiO3在适量的HNO3溶液中，能把Mn2+ 氧化为MnO 4，使溶液呈紫色。即：

3++

2 Mn2+ + 5 NaBiO3 + 14H+ = 2 MnO 4 + 5Bi + 5Na + 7H2O

但是，当溶液中有Cl 存在时，紫色出现后会立即腿去。这是由于MnO 4被Cl还原的

－

－

缘故。

+2+

2 MnO 4+ 10 Cl+ 16H = 2 Mn + 5Cl2↑+ 8H2O

－

2+

当Mn2+ 过多时，也会在紫色出现后立即消失。这是因为生成的MnO 的4 又被过量Mn

还原：

2++

2 MnO 4+ 3 Mn + 2H2O = 5MnO2↓(棕褐色) + 4H

例7、在K2Cr2O7的饱和溶液中加入浓硫酸，并加热到200℃时，发现溶液的颜色变为蓝绿色，经检查反应开始时溶液中并无任何还原剂存在，试说明上述变化的原因。

分析：反应开始时溶液中并无还原剂存在，为何溶液的颜色会变为蓝绿色？（有Cr3+存在）解答本题的关键要知道CrO3的熔点为196℃，加热到200℃时则分解成Cr2O3（绿色）。

解：在K2Cr2O7的饱和溶液中加入浓硫酸，即可析出暗红色的CrO3晶体：

K2Cr2O7 + H2SO4(浓) = 2CrO3↓+ K2SO4 + H2O

CrO3的熔点为196℃，对热不稳定。加热超过熔点则分解放出氧气：

CrO3

2Cr2O3 + 3O2↑

Cr2O3是溶解或熔融皆难的两性氧化物，和浓硫酸反应生成Cr2(SO4)3和H2O：

Cr2O3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2O

Cr2O3是绿色物质，部分Cr2O3与H2SO4反应后生成蓝绿色的Cr2(SO4)3溶液，我们观察到溶液的颜色即为Cr3+离子的显色（蓝绿色）。

例8、金属M溶于稀盐酸时生成MCl2，其磁偶极矩为5.0Wb·m。在无氧操作条件下，MCl2溶液遇NaOH溶液，生成一白色沉淀A。A接触空气就逐渐变成绿色，最后变成棕色沉淀B。灼烧时，B生成了红棕色粉末C，C经不彻底还原而生成了铁磁性的黑色物D。

B溶于稀盐酸生成溶液E，它使KI溶液氧化成I2，但在加入KI前先加入NaF，则KI将不被E所氧化。

若向B的浓NaOH悬浮液中通入Cl2可得紫红色溶液F，加入BaCl2时就会沉淀出红棕色固体G，G是一种强氧化剂。

试确认各字母所代表的化合物，并写出反应的化学方程式。

分析：M2+ 磁偶极矩为5.0 Wb·m，根据公式 n(n 2) 估算出M2+ 有4个成单 …… 此处隐藏：3151字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……