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），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，有無色無味氣體放出，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 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)生的分析能力和計算能力．