Question

工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅及對爐渣綜合利用的一種工藝流程如下：

（1）冶煉過程中得到Cu₂O和Cu的混合物稱為“泡銅”，其與金屬A1在高溫條件下混合反應可得粗銅，反應化學方程式為

 

．粗銅精煉時應將粗銅連接在直流電源的

 

極，可在

 

極得到純度較高的精銅．
（2）傳統(tǒng)煉銅的方法主要是火法煉銅，其主要反應為：
①2CuFeS₂+4O₂

高溫  .

Cu₂S+3SO₂+2FeO
②2Cu₂S+3O₂

高溫  .

2Cu₂O+2SO₂
③2Cu₂O+Cu₂S

高溫  .

6Cu+SO₂↑
每生成1mol Cu，共消耗

 

mol O₂．反應③中的氧化劑是

 

．
（3）煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃，FeO，SiO₂，Al₂O₃）可制備Fe₂O₃．根據流程回答下列問題：
①加入適量NaClO溶液的目的是

 

 （用離子方程式表示）．
②除去Al³⁺的離子方程式是

 

．
③選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO．提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水．所選試劑是

 

．實驗設計：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據信息：金屬A1在高溫條件下和Cu₂O和Cu的混合物反應可得粗銅來書寫方程式，電解精煉銅時，陽極是粗銅，陰極上是銅，根據電解池的工作原理來回答；
（2）由反應可知，存在6Cu～6CuFeS₂～15O₂，氧化還原反應中，化合價降低元素所在的反應物是氧化劑，以此分析；
（3）①次氯酸鈉具有氧化性，能將還原性的離子氧化；
②鋁離子可以和過量的強堿溶液反應生成偏鋁酸鹽，根據物質的性質來回答；
③根據亞鐵離子的性質來確定選擇的試劑，根據離子的特征離子反應對離子進行檢驗即可．

解答： 解：（1）根據信息：金屬A1在高溫條件下和Cu₂O和Cu的混合物反應可得粗銅，方程式為：3Cu₂O+2Al

高溫  .

Al₂O₃+6Cu，電解精煉銅時，陽極是粗銅，所以粗銅和電源的正極相連，陰極上是銅，在該電極上析出的是金屬銅，故答案為：3Cu₂O+2Al

高溫  .

Al₂O₃+6Cu；正；陰；
（2）由反應①2CuFeS₂+4O₂

高溫  .

Cu₂S+3SO₂+2FeO
②2Cu₂S+3O₂

高溫  .

2Cu₂O+2SO₂
③2Cu₂O+Cu₂S

高溫  .

6Cu+SO₂↑
可知，存在關系式：6Cu～6CuFeS₂～15O₂，所以每生成1mol Cu，共消耗氧氣是2.5mol，氧化還原反應2Cu₂O+Cu₂S

高溫  .

6Cu+SO₂↑中，化合價降低的Cu元素所在的反應物Cu₂O和Cu₂S是氧化劑，故答案為：2.5；Cu₂O和Cu₂S；
（3）煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃，FeO，SiO₂，Al₂O₃）制備Fe₂O₃的原理是先加入鹽酸，在過濾，可以得到氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁的混合液，將二氧化硅濾出，向混合液中加入次氯酸鈉溶液，其氧化性可以將亞鐵離子全部氧化為鐵離子，再加入氫氧化鈉后過濾，可以得到氫氧化鐵沉淀，將之加熱分解得到氧化鐵．
①加入適量NaClO溶液的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子，即2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
②鋁離子可以和過量的強堿溶液反應生成偏鋁酸鹽，過濾，可以實現鐵離子和鋁離子的分離，而除去鋁離子，除去Al³⁺的離子方程式是：Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，故答案為：Al³⁺+4OH^-=[Al（OH）₄]^-；
③氧化亞鐵可以溶于稀硫酸中，亞鐵離子能使高錳酸鉀褪色，所以將爐渣溶于稀硫酸中，取溶液向其中滴加高錳酸鉀溶液，如果紫色褪去，證明
含有亞鐵離子，證明爐渣中含有FeO，不能用稀鹽酸，因為鹽酸也會使高錳酸鉀褪色，干擾亞鐵離子的檢驗，
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；將爐渣溶于稀硫酸中，取溶液向其中滴加高錳酸鉀溶液，如果紫色褪去，證明含有亞鐵離子，證明爐渣中含有FeO．

點評：本題是一道化學工藝流程方式的物質制備實驗方案設計題，注意物質的分離和提純、檢驗的方法是關鍵，考查學生分析和解決問題的能力，難度較大．