Question

8．工業(yè)上用某礦渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取銅的操作流程如下：

已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O
（1）實驗操作I的名稱為過濾；在空氣中灼燒固體混合物D時，用到多種硅酸鹽質的儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有坩堝 （填儀器名稱）．
（2）濾液A中鐵元素的存在形式為Fe²⁺；（填離子符號），生成該離子的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，檢驗濾液A中存在該離子的試劑為KSCN溶液、氯水（填試劑名稱）．
（3）金屬E與固體F發(fā)生的某一反應可用于焊接鋼軌，該反應的化學方程式為2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（4）常溫下，等pH的NaAlO₂和NaOH兩份溶液中，由水電離出的c（OH^-）前者為后者的10⁸倍，則兩種溶液的pH=10-X．
（5）①利用電解法進行粗銅精煉時，下列敘述正確的是b、c（填代號）．
a．電能全部轉化為化學能              
 b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應
c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu²⁺濃度減小
d．粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量無確定關系
②從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水中選用合適的試劑，測定粗銅樣品中金屬銅的質量分數(shù)，涉及的主要步驟為：稱取一定質量的樣品→將濃硫酸用蒸餾水稀釋，將樣品與足量稀硫酸充分反應→過濾、洗滌、干燥→稱量剩余固體銅的質量．（填缺少的操作步驟，不必描述操作過程的細節(jié)）

Answer 1

分析 礦渣和鹽酸反應，氧化鋁、氧化亞銅和氧化鐵與鹽酸反應生成氯化物，氧化亞銅和鹽酸反應生成氯化銅和銅，二氧化硅和鹽酸不反應，所以固體混合物B有銅和二氧化硅，濾液A含有氯化亞鐵、氯化銅和氯化鋁；向濾液A中充入過量氫氧化鈉，生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀，同時生成偏鋁酸鈉，所以固體混合物D是氫氧化鐵和氫氧化銅，濾液C是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉溶液；氫氧化鐵和氫氧化銅在空氣中灼燒生成氧化銅和氧化鐵，所以固體混合物F是氧化銅和氧化 鐵；偏鋁酸鈉溶液得到的單質E是金屬鋁，
（1）根據(jù)分離溶液和沉淀；根據(jù)灼燒過程所需要用到的儀器分析即可；
（2）依據(jù)提取流程圖可知，加入過量鹽酸，氧化鐵和氧化鋁全部溶解為氯化鐵和氯化鋁溶液，Cu₂O與鹽酸反應生成氯化銅、銅和水，生成的銅能與氯化鐵反應生成氯化亞鐵和氯化銅，二氧化硅不溶于鹽酸為沉淀；三價鐵離子與KSCN溶液發(fā)生反應生成紅色物質來檢驗三價鐵離子；
（3）根據(jù)鋁熱反應的原理來書寫；
（4）設溶液的PH為X，然后求出由水電離出的c（OH^-），利用由水電離出的c（OH^-）前者為后者的10⁸倍求出X；
（5）①a．電能轉化為化學能、熱能；
b．粗銅接電源正極，失去電子，發(fā)生氧化反應
c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu²⁺濃度減小
d．粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量存在關系；
②要測定銅的質量分數(shù)，可以把濃硫酸稀釋，銅和稀硫酸不反應，氧化銅和稀硫酸反應，即可求出銅的質量分數(shù)．設計方案的主要步驟是將濃硫酸用蒸餾水稀釋，將樣品與稀硫酸充分反應后，過濾，干燥，稱量剩余固體銅的質量即可；

解答 解：（1）實驗操作I步驟中分離溶液和沉淀的操作名稱為過濾，在空氣中灼燒固體混合物D時，所用到的儀器有坩堝、泥三角、三角架、酒精燈，玻璃棒，
故答案為：過濾；坩堝；
（2）依據(jù)提取流程圖可知，加入過量鹽酸，氧化鐵和氧化鋁全部溶解為氯化鐵和氯化鋁溶液，Cu₂O與鹽酸反應生成氯化銅、銅和水，生成的銅能與氯化鐵反應生成氯化亞鐵和氯化銅，方程式為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，二氧化硅不溶于鹽酸為沉淀，所以濾液A中鐵元素的存在形式為亞鐵離子，可用氯水將其氧化成三價鐵離子，三價鐵離子與KSCN溶液發(fā)生反應生成紅色物質來檢驗三價鐵離子，
故答案為：Fe²⁺；2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；KSCN溶液、氯水；
（3）鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應的化學方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（4）設溶液的PH為X，NaAlO₂溶液中由水電離出的c（OH^-）=10^X-14mol/L，NaOH溶液中由水電離出的c（OH^-）=10^-Xmol/L，$\frac{10{\;}^{X-14}}{10{\;}^{-X}}$=10⁸，解得X=11，
故答案為：11；
（5））①a．電能部分轉化為化學能，故a錯誤；
b．粗銅接電源正極，失去電子，發(fā)生氧化反應，故b正確；
c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu²⁺濃度減小，故c正確；
d．粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量存在關系：電路中通過3.01×10²³個電子，得到精銅的質量為16g，故d錯誤；
故選：b、c；
②要測定銅的質量分數(shù)，可以把濃硫酸稀釋，銅和稀硫酸不反應，氧化銅和稀硫酸反應，即可求出銅的質量分數(shù)．設計方案的主要步驟是將濃硫酸用蒸餾水稀釋，將樣品與稀硫酸充分反應后，過濾，干燥，稱量剩余固體銅的質量即可；
故答案為：將濃硫酸用蒸餾水稀釋，將樣品與稀硫酸充分反應后．

點評 本題以礦渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取銅為背景，主要考查了物質的性質、化學方程式、電解原理等，難度不大．