《2025年一本预备新高一化学》

13.运用氧化还原反应和离子反应的知识回答下列问题：
Ⅰ.将${H}_{2}S$和空气的混合气体通入$FeC{l}_{3}$、$FeC{l}_{2}$和$CuC{l}_{2}$的混合溶液中回收$S$，其转化过程如图所示($CuS$不溶于水)。

(1)写出过程②和过程③中发生反应的离子方程式。
过程②：$CuS+2Fe^{3+}=S+2Fe^{2+}+Cu^{2+}$。
过程③：$4Fe^{2+}+O_{2}+4H^{+}=4Fe^{3+}+2H_{2}O$。
整个转化过程中可以循环使用的离子是$Cu^{2+}$和$Fe^{3+}$。
Ⅱ.新型纳米材料氧缺位铁酸盐($MF{e}_{2}{O}_{x}$，$3\lt x\lt 4$，$M=Mn$、$Zn$、$Ni$，且均为+2价)是由铁酸盐$MF{e}_{2}{O}_{4}$经过高温反应得到的。
(2)将纳米材料氧缺位铁酸盐分散在蒸馏水中，所形成的分散系属于胶体。
(3)$MF{e}_{2}{O}_{4}$中铁元素的化合价为+3。
(4)在酸性条件下，$F{e}_{2}{O}_{4}^{2-}$容易转化为$F{e}^{2+}$，某反应体系中共存在下列6种粒子：$F{e}_{2}{O}_{4}^{2-}$、$F{e}^{2+}$、${H}^{+}$、${H}_{2}O$、$C{u}_{2}O$、$C{u}^{2+}$。则$F{e}_{2}{O}_{4}^{2-}$转化为$F{e}^{2+}$的离子方程式为$Fe_{2}O_{4}^{2 - }+Cu_{2}O+10H^{+}=2Fe^{2+}+2Cu^{2+}+5H_{2}O$。
(5)已知$A{s}_{2}{O}_{3}$与$Zn$可以发生如下反应：$A{s}_{2}{O}_{3}+6Zn+6{H}_{2}S{O}_{4}=2As{H}_{3}\uparrow +6ZnS{O}_{4}+3{H}_{2}O$(反应前后氢元素的化合价未发生变化)。请用单线桥法标出电子转移的方向和数目：$As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}=2AsH_{3}\uparrow+6ZnSO_{4}+3H_{2}O$(在$Zn$和$As_{2}O_{3}$之间用单线桥连接，桥上标注“12e⁻”)。

答案：
(1)$CuS+2Fe^{3+}=S+2Fe^{2+}+Cu^{2+}$ $4Fe^{2+}+O_{2}+4H^{+}=4Fe^{3+}+2H_{2}O$ $Cu^{2+}$和$Fe^{3+}$
(2)胶体　
(3)+3
(4)$Fe_{2}O_{4}^{2 - }+Cu_{2}O+10H^{+}=2Fe^{2+}+2Cu^{2+}+5H_{2}O$
(5)$As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}=2AsH_{3}\uparrow+6ZnSO_{4}+3H_{2}O$
[解析]
(1)由图可知，过程①发生反应$H_{2}S+Cu^{2+}=CuS\downarrow+2H^{+}$，过程②发生反应$CuS+2Fe^{3+}=S+2Fe^{2+}+Cu^{2+}$，过程③发生反应$4Fe^{2+}+O_{2}+4H^{+}=4Fe^{3+}+2H_{2}O$，回收S的总反应为$2H_{2}S+O_{2}=2H_{2}O+2S\downarrow$。
(4)在酸性条件下，$Fe_{2}O_{4}^{2 - }$容易转化为$Fe^{2+}$，铁元素的化合价从+3降低到+2，$Fe_{2}O_{4}^{2 - }$作氧化剂，反应体系中共存在6种粒子，能作还原剂的物质中必须有元素化合价的升高，才能符合氧化还原反应的特征，所以$Cu_{2}O$作还原剂，铜元素的化合价由+1升高到+2，转化为$Cu^{2+}$，符合化合价升高的变化，故氧化剂为$Fe_{2}O_{4}^{2 - }$，还原剂为$Cu_{2}O$，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为$Fe_{2}O_{4}^{2 - }+Cu_{2}O+10H^{+}=2Fe^{2+}+2Cu^{2+}+5H_{2}O$。
(5)Zn失去电子化合价升高，$As_{2}O_{3}$得到电子化合价降低，转移12个电子，所以用单线桥法表示为$As_{2}O_{3}+6Zn+6H_{2}SO_{4}=2AsH_{3}\uparrow+6ZnSO_{4}+3H_{2}O$。