Question

2．某銅礦石的成分中含有Cu₂O，還含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂．某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如下：

（1）已知：Cu₂O易溶于稀酸溶液，溶液變?yōu)樗{(lán)色且有紫紅色的金屬單質(zhì)生成，寫出并配平其反應(yīng)的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O．
（2）濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺（填離子符號(hào)），檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為硫氰化鉀溶液和氯水（填試劑名稱）．
（3）固體混合物B主要含有Cu、Si0₂，其中氧化物的用途為制造光導(dǎo)纖維（填寫一種用途即可）．
（4）金屬E與固體混合物F發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu．
（5）將Na₂CO₃溶液滴入到一定量的FeCl₃溶液中，有無(wú)色無(wú)味氣體放出，寫出相應(yīng)的離子方程式：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．
（6）取10g該銅礦石煉制精銅，可用酸性高錳酸鉀溶液滴定法測(cè)定粗銅精煉后電解液中鐵元素的含量（假設(shè)其他物質(zhì)不與高錳酸鉀反應(yīng)，且流程中不考慮鐵元素的損耗）．若滴定時(shí)用去0.1mol/L的酸性高錳酸鉀溶液20.00mL，則該銅礦石中Fe₂O₃的含量為8%．

Answer 1

分析 某銅礦石的成分中含有Cu₂O，還含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂，加入足量稀硫酸過(guò)濾，Cu₂O溶于酸反應(yīng)生成銅和銅鹽，所以固體混合物B為Cu、Si0₂，濾液A中為亞鐵離子、鋁離子和銅離子，加入足量氫氧化鈉溶液過(guò)濾得到固體混合物D為氫氧化銅、氫氧化鐵，濾液為C為AlO₂^-離子，通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁分解得到氧化鋁，電解熔融氧化鋁得到金屬E為Al，固體混合物D空氣中加熱灼燒得到氧化鐵和氧化銅，和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到粗銅，含有鐵雜質(zhì)，粗銅精煉得到精銅；固體混合物B中加足量的NaOH溶液，過(guò)濾，濾渣為Cu，濾液為硅酸鈉溶液；結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)分析解答．

解答 解：某銅礦石的成分中含有Cu₂O，還含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂，加入足量稀硫酸過(guò)濾，Cu₂O溶于酸反應(yīng)生成銅和銅鹽，所以固體混合物B為Cu、Si0₂，濾液A中為亞鐵離子、鋁離子和銅離子，加入足量氫氧化鈉溶液過(guò)濾得到固體混合物D為氫氧化銅、氫氧化鐵，濾液為C為AlO₂^-離子，通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁分解得到氧化鋁，電解熔融氧化鋁得到金屬E為Al，固體混合物D空氣中加熱灼燒得到氧化鐵和氧化銅，和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)得到粗銅，含有鐵雜質(zhì)，粗銅精煉得到精銅；固體混合物B中加足量的NaOH溶液，過(guò)濾，濾渣為Cu，濾液為硅酸鈉溶液，
（1）Cu₂O溶于酸反應(yīng)生成銅和銅鹽，其反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
（2）Cu₂O溶于酸反應(yīng)生成銅和銅鹽，銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，所以濾液A中為亞鐵離子，檢驗(yàn)亞鐵離子方法為：先加KSCN溶液，若不變色，再加氯水，變紅色，說(shuō)明含有亞鐵離子；
故答案為：Fe²⁺；硫氰化鉀溶液和氯水；
（3）由分析可知，固體混合物B主要含有Cu、Si0₂，二氧化硅晶體可以用來(lái)制備光導(dǎo)纖維；
故答案為：Cu、Si0₂；光導(dǎo)纖維；
（4）金屬Al與氧化鐵和氧化銅發(fā)生置換反應(yīng)生成金屬單質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，2Al+3CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3Cu；
（5）將Na₂CO₃溶液滴入到一定量的FeCl₃溶液中，生成二氧化碳和氫氧化鐵沉淀，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
（6）用酸性高錳酸鉀溶液滴定發(fā)生的反應(yīng)為5Fe²⁺+MnO₄^2-+8H⁺=5Fe²⁺+Mn²⁺+4H₂O，消耗的高錳酸鉀為0.1mol/L×0.02L=0.002mol，則參加反應(yīng)的亞鐵離子為0.002mol×5=0.01mol，所以Fe₂0₃的物質(zhì)的量為0.005mol，其質(zhì)量為0.005mol×160g/mol=0.8g，所以該銅礦石中Fe₂O₃的含量為$\frac{0.8g}{10g}$×100%=8%；
故答案為：8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了分離提純的方法和基本操作的綜合應(yīng)用，題目涉及銅的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化、離子檢驗(yàn)、化學(xué)方程式、氧化還原滴定等，涉及范圍較廣，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．