Question

2．利用黃銅礦（CuFeS₂）生產(chǎn)銅、綠礬的過(guò)程如下．請(qǐng)回答：

（1）CuFeS₂中銅的化合價(jià)為+2價(jià)，則鐵的化合價(jià)為+2．
（2）要從溶液中得到綠礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是bcae（按前后順序填寫(xiě)字母序號(hào)）．
a．過(guò)濾洗滌 b．蒸發(fā)濃縮 c．冷卻結(jié)晶 d．灼燒 e．干燥
（3）實(shí)驗(yàn)室中配制FeSO₄溶液時(shí)常將綠礬溶于一定濃度的硫酸中國(guó)，再加水稀釋，這樣操作的目的是抑制亞鐵離子水解．
（4）綠礬產(chǎn)品的純度可用滴定法進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：稱取6.000g綠礬產(chǎn)品，經(jīng)溶解、定容等步驟準(zhǔn)確配制250mL溶液．
步驟 2：從上述容量瓶中量取25.00mL待測(cè)液溶于錐形瓶中．
步驟3：用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，記錄消耗KMnO₄溶液的體積．
步驟4：重復(fù)步驟2、步驟3兩次．三次平均消耗KMnO₄溶液40.00mL．
①判斷此滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色．
②寫(xiě)出滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
③計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.67%（保留四位有效數(shù)字）．
（5）粗銅經(jīng)過(guò)電解精煉可制得純銅，電解精煉過(guò)程中陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu．

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中銅的化合價(jià)為+2價(jià)，硫?yàn)?2價(jià)，根據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為零確定鐵的化合價(jià)；
（2）要從溶液中得到綠礬，可以通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥等步驟；
（3）亞鐵離子易水解，在配制硫酸亞鐵溶液時(shí)要防止亞鐵離子水解；
（4）①根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，溶液中的高錳酸鉀不完全褪色，溶液呈淺紅色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄還原時(shí)生成Mn²⁺，同時(shí)生成鐵離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書(shū)寫(xiě)離子方程式；
③根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g綠礬產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，據(jù)此計(jì)算樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）粗銅電解精煉過(guò)程中陰極上是銅離子得電子生成銅單質(zhì)．

解答 解：（1）CuFeS₂中銅的化合價(jià)為+2價(jià)，硫?yàn)?2價(jià)，根據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為零可和鐵的化合價(jià)為+2價(jià)，
故答案為：+2；
（2）要從溶液中得到綠礬，可以通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥等步驟，所以實(shí)驗(yàn)操作的序號(hào)為bcae，
故答案為：bcae；
（3）亞鐵離子易水解，在配制硫酸亞鐵溶液時(shí)要防止亞鐵離子水解，所以將綠礬溶于一定濃度的硫酸中可以抑制亞鐵離子水解，
故答案為：抑制亞鐵離子水解；
（4）①根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，溶液中的高錳酸鉀不完全褪色，溶液呈淺紅色，所以判斷滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄還原時(shí)生成Mn²⁺，同時(shí)生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g綠礬產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，所以樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.02×278}{6.000}$×100%=92.67%，
故答案為：92.67%；
（5）粗銅電解精煉過(guò)程中陰極上是銅離子得電子生成銅單質(zhì)，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、氧化還原滴定應(yīng)用、電解原理等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，難度中等．